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Kleine Ahlendurchmesser verbessern die Knorpelreparatur nach Mikrofrakturierung in vivo
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Autoren
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Julia Duffner
- Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Universität des Saarlandes, Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg, Germany
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Patrick Orth
- Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Universität des Saarlandes, Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg, Germany
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David Zurakowski
- Orthopaedic Surgery and Biostatistics, Childrens Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, USA, United States
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Dieter Kohn
- Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg, Germany
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Michael Menger
- Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie, Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg, Germany
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Magali Cucchiarini
- Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Universität des Saarlandes, Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg, Germany
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Henning Madry
- Zentrum für Experimentelle Orthopädie, Universität des Saarlandes, Universitätsklinikum des Saarlandes, Homburg, Germany
| Veröffentlicht: | 5. Oktober 2015 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Markraumeröffnende Verfahren wie die Mikrofrakturierung sind etablierte Techniken zur Behandlung kleinflächiger Knorpeldefekte. Hierbei wird mittels Ahlen die subchondrale Knochenlamelle perforiert, um pluripotenten Stammzellen aus dem Knochenmarkraum das Einwandern in den Knorpeldefekt zur Ausbildung eines knorpeligen Reparaturgewebes zu ermöglichen. Trotz langjähriger klinischer Erfolge ist der Einfluss des Ahlendurchmessers auf die Knorpelreparatur jedoch ungeklärt.
Methodik: In der Belastungszone medialer Femurkondylen 16 ausgewachsener Merinoschafe wurden 24 standardisierte, vollschichtige chondrale Defekte (4 x 8 mm) erzeugt. 16 Defekte wurden mittels Mikrofrakturierung (Tiefe 10 mm; 6 Perforationen pro Defekt) unter Verwendung von Ahlen des Durchmessers 1,0 mm (n = 8) oder 1,2 mm (n = 8) behandelt; 8 Defekte dienten als unbehandelte Kontrolle. Nach 6 Monaten unter Vollbelastung wurde die Knorpelreparatur anhand etablierter Bewertungssysteme histologisch (0: Regeneration; 14: keine Reparatur) [Wakitani et al., 1994] und makroskopisch [Goebel et al., 2012] evaluiert. Typ I und II Kollagengehalt wurden immunhistochemisch, DNA- und Proteoglykan-Gehalt biochemisch untersucht (Hoechst 33258, DMMB). Degenerative Veränderungen des angrenzenden Knorpels wurden histologisch [Little et al., 2010] und makroskopisch analysiert. Der subchondrale Knochen wurde mittels Mikro-Computertomographie untersucht. Zur statistischen Auswertung wurde ein lineares mixed model verwendet (Signifikanzniveau P < 0,05).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der Vergleich zwischen Behandlungsgruppen und unbehandelter Kontrolle (Gesamtpunktwert 11,7 ± 1,2) ergab eine histologisch bessere Knorpelreparatur nach Mikrofrakturierung (P < 0,01).
Die Verwendung des kleinen Ahlendurchmessers resultierte in einer signifikanten Verbesserung der histologischen Gesamtqualität des Reparaturknorpels gegenüber der größeren Ahle (7,0 ± 0,7 vs. 9,0 ± 0,7; P < 0,01), vor allem bedingt durch eine verbesserte Oberfläche (1,0 ± 0,3 vs. 2,1 ± 0,2; P < 0,01). Ein kleiner Ahlendurchmesser führte zu einer größeren Oberfläche der subchondralen Knochenlamelle (36,1 ± 5,6 vs. 30,6 ± 4,2 mm-1; P < 0,01) bei Verringerung des relativen Knochenvolumens der Spongiosa (23,8 ± 3,4 vs. 30,6 ± 2,5 %; P = 0,01).
Zwischen beiden Behandlungsgruppen bestanden keine signifikanten Unterschiede in der makroskopischen Auswertung (P = 0,70), der biochemischen Bestimmung von DNA- (P = 0,40) und Proteoglykan-Gehalt (P = 0,14) sowie der immunhistochemischen Analyse von Typ I (P = 0,06) und Typ II Kollagengehalt (P = 0,17) der Reparaturgewebe sowie im histologischen (P = 0,67) und makroskopischen (P = 0,61) Ausmaß angrenzender degenerativer Veränderungen.
Zusammenfassend zeigen diese Daten in einem translationalen Großtiermodell die signifikante Verbesserung der Knorpelreparatur bei Verwendung kleiner Ahlendurchmesser im Vergleich zu größeren Ahlen. Sie belegen somit den generellen therapeutischen Nutzen der Mikrofrakturierung zur Behandlung kleinflächiger Knorpeldefekte.
