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Die Kryokonservierung von Sehnengewebe mit DMSO ermöglicht den Erhalt der biomechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig bewahrter Zellvitalität
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Autoren
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Eva Hochstrat
- Universitätsklinikum Münster, Abt. für Regenerative Muskuloskelettale Medizin, Institut für Muskuloskelettale Medizin, Münster, Germany
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Marcus Müller
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
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Andre Frank
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Albert-Schweitzer-Campus 1, Münster, Germany
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Michael J. Raschke
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Albert-Schweitzer-Campus 1, Münster, Germany
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Daniel Kronenberg
- Universitätsklinikum Münster, Abt. für Regenerative Muskuloskelettale Medizin, Institut für Muskuloskelettale Medizin, Münster, Germany
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Richard Stange
- Universitätsklinikum Münster, Abt. für Regenerative Muskuloskelettale Medizin, Institut für Muskuloskelettale Medizin, Münster, Germany
| Veröffentlicht: | 6. November 2018 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Die molekularbiologische und biomechanische Forschung an Sehnen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Häufig ist es notwendig, Sehnengewebe zunächst zu sammeln und bis zur Analyse einzufrieren. Dabei ist eine Kryokonservierung mit möglichst geringer Gewebealteration erforderlich. Sehnen und Bänder werden beim Einfrieren jedoch durch viele Faktoren beeinflusst (Lansdown et al. 2017).
Ohne Kryoprotektion kommt es zur Bildung von Eiskristallen in der extrazellulären Matrix und den Zellen, die das Gewebe schädigen und die Biomechanik verändern (Chen et al. 2011). Dimethylsulfoxid (DMSO), das in der Forschung zur Kryokonservierung von Zellen, in der Klinik z.B. zur Kryoprotektion von Gefäß-Allografts genutzt wird (Egli et al. 2003), bildet kleinere Eiskristalle und reduziert so den Gewebeschaden (Wood et al. 2013).
Der Einfluss von Kryokonservierung mit DMSO auf statische und elastische biomechanische Eigenschaften der murinen Achillessehne wird in dieser Studie erstmals untersucht.
Methodik: Achillessehnen (n=50) männlicher Mäuse (20 Wochen) wurden präpariert und in 5 Gruppen eingeteilt. Gruppe 1 (Kontrolle) wurde direkt nach Präparation getestet. Gruppe 2 und 4 wurden ohne Kryoprotektion eingefroren, die Gruppen 3 und 5 wurden in DMSO (20%) eingefroren. Die Proben durchliefen einen (1x) oder vier (4x) Einfrier-Zyklen.
Die Sehnen wurden in einem axialen Test-Set-Up eingespannt. Nach einer Präkonditionierung durchliefen die Proben eine zyklische Belastung in unterschiedlichen Frequenzen (0,01 Hz, 0,1 Hz, 1Hz, 5 Hz) und Dehnungsraten (4%, 6%, 8%) mit einer Amplitude von 1.25%. Anschließend wurden die Sehnen bis zum Versagen belastet. Die Dimensionen der Sehnen wurden mit Kameras aus zwei Ebenen bestimmt. Das dynamische E-Modul wurde anhand der Amplitude der zyklischen Kraft-Dehnungskurven berechnet. Das statische E-Modul wurde aus der linear-elastischen Region der Versagensrampe bestimmt. Die statistische Analyse wurde mittels zwei-faktorieller ANOVA durchgeführt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Auswertung der elastischen Parameter zeigte für alle Dehnungsraten keinen Unterschied zwischen den Gruppen 2, 3 und 5 im Vergleich zu Gruppe 1. Das elastische E-Modul in Gruppe 4 war gegenüber der Kontrolle signifikant erhöht.
Es gab keinen Unterschied im statischen E-Modul. Ein tendenziell höheres statisches E-Modul wurde jedoch in Gruppe 4 beobachtet. Die Streuung in den Gruppen 4 und 5 war höher )Abbildung 1). [Abb. 1]
Die Kryokonservierung mit DMSO hat keinen Einfluss auf die elastischen Eigenschaften der Sehne. Sie bietet dazu den Vorteil der potentiell erhaltenen Vitalität der Zellen beim Einfrieren. Dies ermöglicht die Charakterisierung von Sehnengewebe als Verband zwischen Zelle und Matrix.
