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Der Einfluss von Bone Morphogenetic Protein-7 (BMP-7) auf die Expression spezifischer Osteoblastenmarker in einem bovinen in vitro Zellkulturmodell
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Autoren
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Tim Schwarting
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
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Marius Ambrock
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
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Johannes Strüwer
- Universitätsklinikum Marburg, Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
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Thomas M. Frangen
- Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Klinik für Unfallchirurgie, Marburg, Germany
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Philipp Lechler
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
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Steffen Ruchholtz
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
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Ewgeni Ziring
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
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Michael Frink
- Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum Marburg, Marburg, Germany
| Veröffentlicht: | 13. Oktober 2014 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Die Ruptur des vorderen Kreuzbandes stellt eine häufige Verletzung dar und betrifft hauptsächlich junge aktive Patienten. In ca. 10% der Fälle kommt es zu einem Transplantatversagen mit resultierender Rezidivinstabilität. Die erfolgreiche Integration des Sehnentransplantates wird neben der operativen Technik vor allem durch bislang nicht ausreichend charakterisierte biologische Vorgänge beeinflusst. Ziel dieser Studie war es, den Einfluss von Bone Morphogenetic Protein-7 (BMP-7) auf die Sehnen-Knochen-Einheilung in einem bovinen in vitro Zellkulturmodell zu untersuchen.
Methodik: Bovine Sehnen wurden mit BMP-7 oder bovinen Osteoblasten (OB) sowie in Kombination über einen Zeitraum von 10 Wochen kultiviert. Die Stimulation mit 400 ng/ml BMP-7 wurde alle 48h durchgeführt und die Expressionslevel zweier osteoblastischspezifischer Differenzierungs-Marker (Alkalisches Phosphatase [ALP], und Osteocalcin [OCN] wurden analysiert. Zusätzlich wurden histologische Untersuchungen durchgeführt, um die Kalzifizierung der Sehnen zu evaluieren.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die histologische Analyse zeigte einen positiven Effekt von BMP-7 auf die Bildung von Extrazellulärer Matrix (EZM) sowohl in der Gruppe nur mit bovinen Sehnen als auch in Kombination mit OB. Weiterhin konnte ein erhöhtes Zellwachstum, sowie eine gesteigerte Anzahl an Mineralisierungszonen und Osteoidablagerungen nach Stimulation mit BMP-7 im Vergleich zu den Kontrollgruppen ohne BMP-7 beobachtet werden. Die höchste Aktivität der ALP konnte in der Frühphase, in den mit BMP-7 stimulierten Gruppen (bovine Sehnen mit und ohne OB) verzeichnet werden (P<0.001).
Ähnliche Effekte waren in der Gruppe mit Stimulation durch BMP-7 auch für die OCN- Expression zu beobachten (P<0.01). Hingegen zeigte sich die Expression von OCN in der Gruppen mit zusätzlicher OB Applikation erst in der mittleren Phase des Versuchs erhöht (P<0.05).
Die Ergebnisse legen nahe, dass BMP-7 eine wichtige Funktion bei der Interaktion von Knochen und Sehnen im Bohrkanal zukommt. Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass BMP-7 die ossäre Transplantatintegration an der Grenzfläche zwischen Knochen und Sehne durch eine Stimulation des Mineralisationsprozesses fördert. Unsere Studie gibt deutliche Hinweise auf eine möglicherweise klinisch relevante Steigerung der biologischen Interaktion zwischen Osteoblasten und Fibroblasten durch BMP-7.
