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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2016)

25.10. - 28.10.2016, Berlin

Cefazolin hemmt irreversibel die Migration und Proliferation von humanen mesenchymalen Stammzellen in vitro

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Hakan Pilge - Universitätsklinik Düsseldorf, Orthopädie, Düsseldorf, Germany
  • Julia Fröbel - Universitätsklinik Düsseldorf, Orthopädie, Düsseldorf, Germany
  • Martin Ruppert - Universitätsklinik Düsseldorf, Orthopädie, Düsseldorf, Germany
  • Sabine Lensing-Höhn - Universitätsklinik Düsseldorf, Orthopädie, Düsseldorf, Germany
  • Rüdiger Krauspe - Universitätsklinik Düsseldorf, Orthopädie, Düsseldorf, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2016). Berlin, 25.-28.10.2016. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2016. DocGR25-719

doi: 10.3205/16dkou517, urn:nbn:de:0183-16dkou5178

Veröffentlicht: 10. Oktober 2016

© 2016 Pilge et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Durch perioperative Gabe von Antibiotika kann die Zahl der Infektionen nach orthopädischen Eingriffen deutlich gesenkt werden. Dass Antibiotika zusätzlich auch Effekte auf Osteoblasten und Vorläuferzellen haben, ist in zahlreichen Studien belegt. Obwohl Cefazolin weltweit am häufigsten zur Vermeidung von Infektionen bei Prothesenimplantation verwendet wird, gibt es kaum Studien, die Effekte von Cefazolin auf humane mesenchymale Stammzellen (hMSC) und Osteoblasten untersuchen.

Ziel dieser Studie war es, die frühe Phase der Knochenheilung (Migration von hMSC und Proliferation) unter Einfluss von Cefazolin zu untersuchen.

Methodik: Es wurden Knochenmarkszellen von gesunden Spendern aus elektiven Hüftoperationen verwendet. Cefazolin wurde in verschiedenen Konzentration von (50, 100, 250, 500, 1000µg/mL) verwendet. Es wurde dann die Zellmigrationskapazität von hMSC unter Cefazolin Einfluss nach 24h, 48h und 72h gemessen. Zum Vergleich diente eine Leerprobe. Zusätzlich wurde die Proliferation/Zellzahl unter den verschiedenen Konzentrationen an den o.g. Zeitpunkten gemessen. Um die Reversibilität der Effekte zu überprüfen, wurden die Zellen nach 72h ohne Cefazolin-Einfluss erneut bzgl der Migration und Proliferation/Zellzahl gemessen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Unter Cefazolin zeigte sich konzentrations- und zeitabhängig eine Hemmung der Migrationsfähigkeit der hMSC mit der höchsten Rate (59.6%) an Migration bei 50µg/mL und 24h Einwirkung. Die niedrigste Migrationsrate zeigte sich bei 1000µg/mL und 72h Einwirkzeit. Die Zellzahl/Proliferation zeigte ebenfalls eine zeit- und dosisabhängige Hemmung unter Cefazolin-Einfluss.

Nach 24h und 48h Cefazolin wurden die Zellen jeweils 72h ohne Medikament beobachtet. Je höher die Cefazolin-konzentration und je länger die Einwirkzeit desto weniger war die Hemmung der Migrationskapazität und der Proliferation reversibel.

hMSC sind Vorläuferzellen für Osteoblasten und migrieren nach OP bzw. Trauma zunächst zum Ort der Läsion. Dort findet im Rahmen der Knochenheilung eine Proliferation und Differenzierung der Zellen statt. Cefazolin hemmt irreversibel die Migrationskapazität und die Proliferation von hMSC. Dabei besteht eine positive Korrelation zur Einwirkzeit und Konzentration. Aufgrund der vorliegenden Daten sollte Cefazolin als Infektionsprophylaxe in der niedrigsten notwendigen Dosierung appliziert werden. Bei Cefazolin-Langzeittherapie und fehlender postoperativer Knochenheilung sollte Cefazolin als Ursache der verzögerten Heilung in Betracht gezogen werden.