gms | German Medical Science

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2016)

25.10. - 28.10.2016, Berlin

Neutrophil Extracellular Traps (NETs) vermitteln eine Makrophagenaktivierung während der Entstehung abriebpartikelinduzierter Osteolysen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Stefan Landgraeber - Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
  • Marcus Jäger - Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
  • Matthias Gunzer - Experim. Immunologie/Bildgebung, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany
  • Mike Hasenberg - Experim. Immunologie/Bildgebung, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2016). Berlin, 25.-28.10.2016. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2016. DocGR12-1425

doi: 10.3205/16dkou413, urn:nbn:de:0183-16dkou4136

Veröffentlicht: 10. Oktober 2016

© 2016 Landgraeber et al.
Dieser Artikel ist ein Open-Access-Artikel und steht unter den Lizenzbedingungen der Creative Commons Attribution 4.0 License (Namensnennung). Lizenz-Angaben siehe http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.


Gliederung

Text

Fragestellung: Entscheidend für die Ätiologie der aseptischen Totalendoprothesenlockerung ist die Ausbreitung periprothetischer Osteolysen, bedingt durch zelluläre Reaktionen auf Abriebprodukte des Kunstgelenkes. Im Mittelpunkt der Forschung standen dabei bisher Makrophagen, allerdings gibt es zunehmend Hinweise, dass auch Neutrophile Granulozyten eine zentrale Rolle spielen. So zeigte sich in einem Calvaria-Mausmodell, dass die Depletion Neutrophiler Granulozyten zu einer Minderung partikelinduzierter Osteolysen führt. Unklar ist, über welchen Pathomechanismus die Neutrophilen diesen Einfluss ausüben. Eine Erklärung könnte eine besondere Form des Zelltods (NETose) in Neutrophilen sein, an dessen Ende die Zellen aufplatzen und ihre nukleäre DNA herausschleudern. Diese filamentösen Strukturen werden "Neutrophil Extracellular Traps" (NETs) genannt und sind mit einer Vielzahl antimikrobieller Granulafaktoren dekoriert. In der vorliegenden Studie soll untersucht werden, ob eine NETs-Bildung durch Prothesenabriebpartikel induziert wird und ob diese zur Generierung eines fatalen, pro-inflammatorischen Milieus beiträgt, welches die Osteolysenbildung begünstigt.

Methodik: Humane Neutrophile wurden mit Abriebpartikeln (Ti, CoCr, UHMWPE) ko-inkubiert. In mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen wurde das Auftreten von extrazellulärer NETs-DNA mittels Propidiumiodid (PI) durch rote Fluoreszenzsignale angezeigt. In einer mikroskopischen "Cell-Tracking" Analyse wurde anschließend untersucht, ob diese NETs-Bildung einen chemotaktischen Einfluss auf das Motilitätsverhalten primärer, humaner Makrophagen hat. Periprothetische Membranen aus Endoprothesenwechseloperationen wurden mittels Immunfluoreszenzfärbung auf das Auftreten von NETs-Strukturen und durchflusszytometrisch auf das Vorhandensein von Neutrophilen untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die NETs-Bildungsrate lag in der Negativkontrolle bei 3% der Neutrophilen, während sie bei Anwesenheit von Abriebpartikeln bei 11% lag. Die so generierten NETs stellten einen signifikanten, chemotaktischen Stimulus in der mikroskopischen Richtungsanalysen für Makrophagen dar. Durch die Unterdrückung der NETose mittels des NADPH-Oxidase Inhibitors Diphenyleneiodonium konnte dies verhindert werden. In allen untersuchten periprothetischen Membranen zeigten sich NETs mit anhaftenden Granulaproteinen. Intakte Neutrophile konnten indes nicht detektiert werden.

Die hier gemachten Beobachtungen lassen auf einen bisher nicht bekannten Pathomechanismus schließen, der den bereits bekannten Reaktionen der Makrophagen und nachfolgenden Induktion von Osteolysen vorgeschaltet zu sein scheint. Dies ist nachvollziehbar da NETs bekannt dafür sind (auto-)inflammatorische Beschwerden zu induzieren.