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Fragestellung: In vitro Modelle der Bandscheibendegeneration sind für pathogenetische Untersuchungen und Studien neuer Therapieansätze von großer Bedeutung. Beim Kaninchen ist bekannt, dass eine Bandscheiben-Punktion in vivo zur Bandscheibendegeneration führt. In vitro ist ein Modell der Wirbelkörperfraktur mit früher Induktion inflammatorischer und degenerativer Prozesse beschrieben. In unserer Studie wurde untersucht, ob sich das Genexpressionsprofil in Bandscheiben nach Frakturierung der Wirbelkörper bzw. nach Nadelpunktierung der Bandscheibe (ohne Beteiligung der angrenzenden knöchernen oder knorpeligen Strukturen) unterscheidet.

Methodik: Für diese Studie wurde der Wirbelsäulenabschnitt T12/L1 bis L7/S1 von adulten New Zealand White Rabbits in einzelne Bewegungssegmente getrennt und in vitro kultiviert. Nach 6 Tagen Organkultur wurden zuvor definierte Segmente mit Hilfe eines "Drop-Towers" mit einer Energie von 0,47 J frakturiert. Die Fraktur wurde mittels Röntgenaufnahme verifiziert. Die Bandscheiben anderer Segmente wurden parallel einer Nadelpunktierung unterzogen. Dazu wurde mit einer Injektionsnadel 18 G der Nukleus pulposus zentrisch bis zur Mitte durchstochen und die Nadel für ca. 30 Sekunden in dieser Position gehalten. Die frakturierten bzw. punktierten Proben sowie unbehandelte Kontrollen wurden anschließend 24 h kultiviert. Die RNA-Isolierung erfolgte nach Präparation und Pulverisierung der Bandscheibe (Dismembrator). Es wurde der Effekt der Frakturierung (n=5) und der Nadelpunktierung (n=7) auf die Genexpression (real-time PCR) unterschiedlicher Inflammationsmarker (IL-6, IL-8 und COX2), der Matrix Metalloproteinase (MMP13) sowie der Matrixkomponente Kollagen Typ 2 (COL2) analysiert. Eine statistische Auswertung erfolgte mittels ANOVA bzw. nach Kruskal-Wallis.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Frakturierung der Proben induzierte eine signifikante Aufregulierung von IL-6 (Faktor 11.4±10.9, p<0.05) und eine tendenziell erhöhte Genexpression von IL-8 (Faktor 7.5±9.7). Im Gegensatz dazu wurde nach Nadelpunktierung nur eine tendenzielle Regulation von IL-6 (Faktor 2.3±2.4) und IL-8 (Faktor 1.9±1.6)-Genexpression beobachtet. Auch für COX2 zeigte sich ein vergleichbares Genexpressionsprofil mit signifikantem Anstieg (3.5±2.4, p<0.05) nach Frakturierung und einem tendenziellen 2-fachen Anstieg durch Nadelpunktierung. Die MMP13- und COL2-Genexpression wurde durch keine der Behandlungen signifikant reguliert. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass Bandscheiben 24 h nach Frakturierung des Wirbelkörpers ein proinflammatorisches Genexpressionsprofil aufweisen, während eine Bandscheibenpunktion keine signifikanten Expressionsänderungen der untersuchten Gene bewirkte. Diese Befunde deuten auf milde initiale Effekte der Nadelpunktion hin, mögliche spätere degradative Prozesse müssen in weiteren Studien evaluiert werden. Für in vitro Studien der initialen Bandscheibendegeneration scheint daher das Wirbelkörper-Frakturmodell besser geeignet zu sein.