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Fragestellung: Integrine (ITGA) sind Zelladhäsionsrezeptoren, die eine Interaktion zwischen der Zelle und ihrer Mikroumgebung ermöglichen. Das ITGA a2b1 besitzt eine besonders hohe Bindungsaffinität gegenüber fibrillärem Kollagen Typ I (KOL I), das mit 95% Hauptbestandteil der organischen Knochenmatrix ist. Durch Ausschalten des ITGA a2 Gens und konsekutivem Verlust des ITGA a2b1 konnten wir zeigen, dass der altersbedingte Knochenverlust im Femur der ITGA a2b1 defizienten Maus (ITGA2-/- Maus) vermindert ist. Dieser osteoprotektive Effekt konnte durch einen erhöhten Kollagengehalt, eine abnormale Morphologie der Kollagenfasern, sowie ein erhöhter Kalzium/ Phosphoranteil im Femur der ITGA2-/- Maus erklärt werden (Stange et al.). Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung, inwiefern ein Verlust der ITGA a2b1- KOL I Interaktion die Frakturheilung in der ITGA2-/- Maus beeinflusst.

Methodik: C57BL/6 Mäuse wurden mittels Cre/loxP Systems die Integrin a2 Untereinheit exzidiert, so dass ein Verlust des ITGA a2b1 auftrat (Holtkoetter et al.). Für die Studie wurden 12 Wochen alte, weibliche Wildtyp- (WT) und ITGA2-/- Tiere operiert. Hierbei wurde mittels Frakturmaschine (Drei-Punkt-Biegung) eine standardisierte, geschlossene Querfraktur des linken Femurs erzeugt, die intramedullär stabilisiert wurde (RIS System, Davos, Switzerland). Nach einer Frakturheilungsphase von 7-28 Tage wurden die Mäuse euthanisiert und der präparierte Femur den histomorphologischen (Masson Goldner, Alcian blue, TRAP) und biomechanischen Untersuchungen (max. Drehmoment, Winkel bei Bruch, torsionale Steifigkeit) zugeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der frühen Frakturheilungsphase (Tag 7) zeigt sich eine höhere Kallusfläche und -dicke bei der ITGA2-/- Maus, was auf eine erhöhte Knorpelfläche zurückzuführen ist. Nach 14 Tagen zeigt sich die Kallusfläche und die -dicke bei der WT Maus erhöht, ebenfalls Folge einer erhöhten Knorpelfläche. Nach 21 Tagen ist der Frakturkallus beider Genotypen gleich groß. Ein Unterschied in Bezug auf die Osteoklastenzahl bzw. Anzahl der Osteoklasten pro mm2 konnte nicht festgestellt werden. Korrespondierend mit den histomorphologischen Ergebnissen der späten Frakturheilungsphase ergibt sich auch in der biomechanischen Testung im fortgeschrittenen Stadium der Frakturheilung kein Unterschied zwischen den Genotypen.

Der Verlust von ITGA a2b1 führt zu einem frühen Zeitpunkt der Frakturheilungsphase zur Produktion eines großen, knorpeligen Kallusgewebes, der in der WT Maus erst deutlich später beobachtet wird. Dies deutet auf eine veränderte Produktion von extrazelluläre Matrix Komponenten im frühen Heilungsstadium als Folge des Verlustes der ITGA a2b1- KOL I Interaktion hin. Ebenso zeigt sich in der ITGA2-/- Maus eine erhöhte Remodelling Rate des knorpeligen Kallusanteils, der zu einem deutlich früheren Zeitpunkt abgebaut wurde als in der WT Maus. Zusammenfassend deutet der Verlust des ITGA a2b1 auf eine veränderte Zusammensetzung der ECM und einen abweichenden Verlauf der Frakturheilungsphasen hin.