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Fragestellung: Interleukin-6 (IL-6) wird von einer Vielzahl von Immunzellen wie auch Knochenzellen sekretiert und beeinflusst den Knochenmetabolismus. Während der Frakturheilung wird IL-6 biphasisch in der frühen inflammatorischen Phase und später in der Knochenbildungsphase im Kallus exprimiert (Ai-Aql et al. 2008). Die genaue Rolle von IL-6 während der Knochenheilung ist jedoch unklar. Erste Studien zur Knochenregeneration in Knockout Mäusen deuten auf eine wichtige Funktion von IL-6 hin (Yang et al. 2007). Allerdings erschwert ein globaler IL-6 Knockout funktionelle Untersuchungen zum Einfluss von IL-6 während der verschiedenen Phasen der Frakturheilung. Daher ist das Ziel dieser Arbeit mittels pharmakologischer Inhibition den Einfluss des IL-6 Signalings auf die frühe inflammatorische und auf die späte Knochenbildungsphase bei der Frakturheilung zu untersuchen.

Methodik: Zwölf Wochen alte, männliche C57BL/6J Mäuse erhielten eine Femurosteotomie, die mit einem externen Fixateur stabilisiert wurde. Die Mäuse wurden intraperitoneal mit IL-6 Antikörper (IL-6 Ak) bzw. IgG Antikörper (IgG Ak) entweder während der frühen inflammatorischen Phase (Tag 1 bis 3) oder während der Knochenbildungsphase (Tag 7 bis 17) behandelt. Nach 21 Tagen wurden die Femora mittels 3-Punkt-Biegung, µCT-Analyse und Histomorphometrie untersucht. Statistik: Student T-Test, p<0,05, n=3-9.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Blockade des IL-6 Signalings in der frühen inflammatorischen Phase führte zu einer signifikanten Verschlechterung der Biegesteifigkeit des Frakturkallus nach 21 Tagen (-50%) im Vergleich zu den IgG Ak behandelten Kontrolltieren. Das apparente E-Modul (Eapp) des Frakturkallus war unter IL-6 Blockade signifikant um 54% verringert. Außerdem zeigte die µCT-Analyse einen tendenziell verringerten Knochenanteil in den mit IL-6 Ak behandelten Tieren, was durch die histomorphometrischen Daten bestätigt wurde.

Hingegen führte die Blockade des IL-6 Signalings während der Knochenbildungsphase in der µCT-Analyse zu einer signifikanten Steigerung der Kallusgröße (+37%) und der Knochenfraktion im Kallus (+40%), was ebenfalls durch histomorphometrische Untersuchungen belegt wurde. Die Biegesteifigkeit war im Trend erhöht.

Zusammenfassend zeigte diese Studie, dass im Tiermodell der Frakturheilung die Blockade des IL-6 Signalings während der inflammatorischen Phase zu einer Verschlechterung der Heilung führte. Die frühe Sekretion von IL-6 scheint daher für einen ungestörten Heilungsprozess wichtig zu sein. Dies kann dadurch erklärt werden, dass IL-6 neben pro- auch anti-inflammatorische Effekte vermittelt (Waetzig et al. 2012). Eine Blockade in der späteren Knochenbildungsphase erhöhte die Kallusgröße und den relativen Knochenanteil im Frakturkallus möglicherweise über eine Reduktion des Kallusremodelings, da bekannt ist, dass IL-6 die Osteoklastogenese fördert (Blanchard et al. 2009). Derzeit führen wir zelluläre und molekulare Analysen durch, um den Mechanismus der IL-6 Wirkung in der Frakturheilung weiter aufzuklären.