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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2017)

24.10. - 27.10.2017, Berlin

Aus Marmor gewonnener Mikrocalcit fördert die Frakturheilung im Mausmodell

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Marcel Orth - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Takhirjan Shadmanov - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Benedikt Braun - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Philipp Mörsdorf - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Patrick Orth - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Homburg, Germany
  • Michael Menger - Universitätsklinikum des Saarlandes, Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie, Homburg, Germany
  • Tim Pohlemann - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Jörg Holstein - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2017). Berlin, 24.-27.10.2017. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2017. DocGR11-538

doi: 10.3205/17dkou475, urn:nbn:de:0183-17dkou4759

Veröffentlicht: 23. Oktober 2017

© 2017 Orth et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Noch immer heilen etwa 10% aller Frakturen verzögert oder führen zu Pseudarthrosen. Die Frakturheilung kann durch Applikation osteoinduktiver und osteokonduktiver Substanzen unterstützt werden. Natürlich vorkommender, weißer Marmor ist ein Carbonatgestein, das aus den Mineralen Calcit, Dolomit und Aragonit gebildet wird. Hieraus gewonnener Mikrocalcit (MCA) besteht größtenteils aus Calciumcarbonat und ist nicht toxisch (Sung et al., 2015). Unklar ist, ob MCA auch im Rahmen der Frakturheilung therapeutisch genutzt werden kann.

Methodik: MCA wurde zunächst hinsichtlich Größe und elementarer Zusammensetzung mikroskopisch und massenspektroskopisch charakterisiert. Nachfolgend wurde in CD-1 Mäusen (n=48; 35±3g; 9-14 Wochen alt) standardisiert eine "normale" Frakturheilung induziert (Garcia et al., 2012). Zur Applikation von MCA wurde aus CD-1 Spendermäusen Platelet-Rich-Plasma (P-R-P) gewonnen und als Trägersubstanz verwendet. Tieren der ersten Gruppe (MCA+PRP; n=16) wurde MCA-beladenes P-R-P (50% w/v; 0,2µl) in den Frakturspalt appliziert. Die zweite Gruppe (PRP; n=16) erhielt unbeladenes P-R-P (0,2µl). Tiere der dritten Gruppe (NONE; n=16) erhielten weder MCA noch P-R-P. Die Knochenheilung wurde 2 und 5 Wochen (W) postoperativ untersucht. Mittels Mikro-Computertomographie (µCT) erfolgte die Quantifizierung von Knochenvolumen (BV; mm3), -dichte (BMD; g HA/cm3) und des polaren Torsionswiderstands (PMOI; mm4) als biomechanischer Parameter. Die Kallusfläche (mm2) und -zusammensetzung (Knochen-/Gesamtkallusfläche; %) wurde histomorphometrisch (Masson-Goldner) evaluiert. Die statistische Auswertung erfolgte mittels ANOVA (Signifikanzniveau p<0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der µCT zeigte MCA+PRP nach 2W im Vergleich zu PRP und NONE signifikant mehr BV (MCA+PRP: 1,2±0,1mm3; PRP: 0,6±0,1; NONE: 0,6±0,1; p=0,003). Der PMOI war in MCA+PRP gegenüber PRP und NONE nach 2W (MCA+PRP: 0,3±0,06mm4; PRP: 0,1±0,02; NONE: 0,1±0,01; p=0,002) und nach 5W (MCA+PRP: 0,9±0,11mm4; PRP: 0,6±0,11; NONE: 0,5±0,07; p=0,021) erhöht. Hingegen waren das BV nach 5W sowie die BMD nicht signifikant verändert (je p>0,1). In keiner µCT-Analyse wiesen PRP und NONE signifikante Unterschiede auf.

Histomorphometrisch zeigte MCA+PRP im Vergleich zu NONE nach 2W eine größere Kallusfläche (MCA+PRP: 4,1±0,1mm2; PRP: 4,0±0,1; NONE: 2,4±0,1; p<0,001). Nach 5W war die Kallusfläche im Sinne eines beschleunigten Remodelingprozesses in MCA+PRP gegenüber NONE verringert (MCA+PRP: 1,9±0,1mm2; PRP: 2,1±0,1; NONE: 2,7±0,1; p<0,001). Der knöcherne Anteil in der Kalluszusammensetzung in MCA+PRP war nach 5W gegenüber NONE signifikant erhöht (MCA+PRP: 65,7±2,9%; PRP: 58,1±2,5; NONE: 39,7±1,6; p<0,002). Nach 2W zeigten sich keine Signifikanzen in der relativen Kalluszusammensetzung.

Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass die Applikation von MCA mittels P-R-P die Frakturheilung in einem etablierten murinen Frakturmodell verbessert. MCA könnte damit als Stimulator der Frakturheilung von klinischem Nutzen sein.