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Einfluss der kombinierten Anwendung Hyperbarer Sauerstofftherapie und Platelet-rich Plasma auf die knöcherne Regeneration mit mesenchymalen Stammzellen
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Veröffentlicht: | 23. Oktober 2017 |
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Fragestellung: Neben der autologen Spongiosaplastik werden zur Behandlung von Knochendefekten zunehmend auch Stammzellen eingesetzt. Diese ist der Spongiosaplastik zwar unterlegen, kann jedoch durch additive Verfahren verbessert werden. Hier wurden positive Effekte nach Anwendung von plättchenreichem Plasma (PRP) und hyperbarer Sauerstofftherapie (HBO) nachgewiesen[1], [2]. Ziel dieser Studie war es, die Effekte einer kombinierten Anwendung auf Knochenregeneration und mikrovaskuläre intraossäre Gefäßneubildung bei Behandlung diaphysärer Critical-Size Defekte an belasteten Knochenabschnitten von Kaninchen zu erfassen.
Methodik: Bei 48 New-Zealand white rabbits wurden Critical-Size Defekte an der Radiusdiaphyse erzeugt und mittels autologem mesenchymalem Stammzellkonzentrat behandelt. Je nach Gruppenzugehörigkeit wurden additiv autologes PRPs, HBO oder beide Modalitäten angewandt. Es wurden 4 Gruppen mit jeweils 12 Tieren gebildet, wobei bei jeweils 6 Tieren pro Gruppe die Euthanasie nach 3 bzw. 6 Wochen erfolgte. Der Anreicherungsfaktor der Thrombozyten im PRP und die Konzentrationen vom PDGF und TGF-ß1 im Serum und im PRP wurden erfasst. Mittels digitaler-Volumentomographie (DVT), Histomorphometrie und Immunhistochemie erfolgte die Evaluation der Knochenneubildung und Angioneogenese [3].
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im PRP wurde ein Anreicherungsfaktor der Thrombozyten von 5,5, sowie signifikant erhöhte Konzentrationen von PDGF und TGF-ß1 erreicht werden. Nach 6 Wochen zweigte sich eine signifikant höhere Knochenneubildung als nach 3 Wochen (p<0,05). Die Anwendung von PRP oder HBO führte zur signifikant vermehrten knöcherne Regeneration (p<0,05) und signifikant vermehrter kapilläre Neovaskularisation (p<0,05). Die kombinierte Anwendung von PRP und HBO konnte die knöcherne Regeneration weiter verbessern und war der jeweiligen Einzelanwendung signifikant überlegen (p<0,05).
Diese Studie konnte im Tiermodell am Kaninchen nachweisen, dass die Knochenbildung mit mesenchymalem Stammzellkonzentrat durch additive Anwendung von PRP und HBO signifikant verbessert werden kann. Erstmals konnte gezeigt werden, das eine Kombination von PRP und HBO synergistische Effekte auf die Knochenregeneration hat. Diese Effekte lassen sich unter anderem durch die beobachtete vermehrte kapilläre Neovaskularisation erklären.
Literatur
- 1.
- Hakimi M, Grassmann JP, Betsch M, Schneppendahl J, Gehrmann S, Hakimi AR, Kröpil P, Sager M, Herten M, Wild M, Windolf J, Jungbluth P. The composite of bone marrow concentrate and PRP as an alternative to autologous bone grafting. PLoS ONE. 2014;9(6):e100143. DOI: 10.1371/journal.pone.0100143
- 2.
- Grassmann JP, Schneppendahl J, Sager M, Hakimi AR, Herten M, Loegters TT, Wild M, Hakimi M, Windolf J, Jungbluth P. The effect of bone marrow concentrate and hyperbaric oxygen therapy on bone repair. J Mater Sci Mater Med. 2015 Jan;26(1):5331. DOI: 10.1007/s10856-014-5331-0
- 3.
- Kröpil P, Hakimi AR, Jungbluth P, Riegger C, Rubbert C, Miese F, Lanzman RS, Wild M, Schek A, Scherer A, Windolf J, Antoch G, Becker J, Hakimi M. Cone beam CT in assessment of tibial bone defect healing: an animal study. Acad Radiol. 2012 Mar;19(3):320-5. DOI: 10.1016/j.acra.2011.10.022