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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2015)

20.10. - 23.10.2015, Berlin

Das Fehlen des Komplement-Rezeptors C5aR verzögert die Frakturheilung

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Stephanie Baur - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskelettale Forschung Ulm, Ulm, Germany
  • Anna Kovtun - Universität Ulm, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskelettale Forschung Ulm, Ulm, Germany
  • Markus S. Huber-Lang - Universitätsklinikum Ulm, Unfallchirurg., Hand-, Plast. u. Wiederherstellungschirurg., Ulm, Germany
  • Anita Ignatius - Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Universität Ulm, Ulm, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2015). Berlin, 20.-23.10.2015. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2015. DocPO11-336

doi: 10.3205/15dkou554, urn:nbn:de:0183-15dkou5545

Veröffentlicht: 5. Oktober 2015

© 2015 Baur et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Klinische Studien zeigen, dass die Frakturheilung bei mehrfach verletzten Patienten verzögert ist (Bhandari et al. 2003). Dies wurde in tierexperimentellen Studien, in denen die Fraktur mit einem stumpfen Thoraxtrauma (TXT) kombiniert wurde, bestätigt (Recknagel et al. 2011). Die Verzögerung der Frakturheilung wird durch die posttraumatische systemische Inflammation hervorgerufen. Das überaktivierte Komplementsystem spielt eine wichtige Rolle in der durch das TXT induzierten Beeinträchtigung der Frakturheilung, da die pharmakologische Blockade des C5a Rezeptors (C5aR) die Frakturheilungsstörung aufhob (Recknagel et al. 2012). C5aR ist ein membranständiger Rezeptor für das Komplementanaphylatoxin C5a, das Immunzellen aktiviert und auch in Osteoblasten eine inflammatorische Antwort induzieren kann (Ignatius et al. 2011). Während wir in unserer früheren Studie die C5aR Wirkung nur kurzzeitig in der frühen post-traumatischen Phase unterdrückten und eine Verbesserung der durch Trauma gestörten Frakturheilung fanden, untersuchten wir hier, ob C5aR grundsätzlich für die Frakturheilung von Bedeutung ist.

Methodik: 12-Wochen alte, männliche C5aR-Knockout Mäuse (C5aR-/-) und korrespondierende Wildtypen (C57BL6/J, WT) erhielten eine Femur-Osteotomie, die mit einem externen Fixateur stabilisiert wurde. Die Hälfte der Mäuse erhielt zusätzlich ein stumpfes TXT, das mittels Druckwellengenerator appliziert wurde. Die frakturierten Femora wurden nach 21 Tagen Heilungszeit biomechanisch, mikrocomputer-tomographisch und histologisch analysiert. Statistik: ANOVA (p<0,05, n=6-8).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Vergleich zu WT Mäusen war die Frakturheilung in den C5aR-/- Mäusen signifikant verschlechtert. Die Biegesteifigkeit des Frakturkallus war signifikant reduziert (EI, -60%, p=0,0001). Der relative Knochenanteil im Kallus (BV/TV, -52%, p=0,0001) und die Knochenmineraldichte (BMD, -24%, p=0,0001) waren ebenfalls signifikant vermindert. Das zusätzliche TXT führte in den C5aR-/- Mäusen zu keiner Verschlechterung der Frakturheilung, während es in den WT Mäusen wie erwartet die Frakturheilung verschlechterte (EI: -27%, p=0,025; BV/TV: -19%, p=0,007; BMD: -10%, p=0,008).

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die C5aR vermittelte Signalgebung für die reguläre Frakturheilung wichtig ist, da Mäuse, denen der C5aR fehlt, eine schlechtere Frakturheilung aufweisen. Dies bestätigt unsere Arbeiten an C5 defizienten Mäusen, die kein C5a produzieren können und in denen wir ebenfalls eine gestörte Frakturheilung beobachteten (Ehrnthaller et al. 2013). Ein zusätzliches TXT, das zur Induktion einer systemischen Inflammation führt, hatte jedoch in den C5aR-/- Tieren keinen negativen Einfluss, während in den WT Tieren die Frakturheilung signifikant verschlechtert wurde. Dies bestätigt unsere früheren Untersuchungen mit pharmakologischer C5aR Blockade (Recknagel et al. 2012) und zeigt, dass C5a eine wesentlichen Rolle im Pathomechanismus der durch ein schweres Trauma gestörten Frakturheilung führt.