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Fragestellung: Sehnengewebe besteht größtenteils aus Typ-I Kollagen, welches in Fibrillen, Faszikeln und Fasern organisiert ist. Integrin α2β1 ist ein kollagenbindendes Transmembranprotein mit hoher Affinität speziell für Kollagen Typ-I. Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe im Mausmodell konnten zeigen, dass der Knockout von Integrin α2β1 (Itga2 -/-) ultra-strukturelle Veränderungen in der nativen Sehne hervorruft. Es zeigt sich ein signifikant verringerter Fibrillendurchmesser sowie ein schnelleres remodelling der Kollagenfibrillen. Die vorliegende Studie untersuchte die Fragestellung, ob sich diese strukturellen Unterschiede auch funktionell in der biomechanischen Testung auswirken.

Methodik: Für die Versuche wurden jeweils 8 weibliche Wildtyp- (WT) und Itga2 -/- Mäuse im Alter von 8-10 Wochen (C57Bl/6 Hintergrund) verwendet. Die Testung der Achillessehne erfolgte mit der biomechanischen Prüfmaschine LM1 (TA Instruments, New Castle, USA) im PBS-Bad. Das visko-elastische Testprotokoll beinhaltete eine sinusoidale Testung bei verschiedenen Frequenzen (0,01; 0,1; 1; 5 und 10Hz) bei jeweils 4, 6 und 8% Dehnung, ein stress-relaxation Test sowie eine Versagensrampe. Zur statistischen Analyse wurde ein Students t-Test verwendet. Das dynamische E-Modul wurde mittels 2-way ANOVA ausgewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Itga2 -/- Sehnen zeigten einen geringeren Durchmesser im Vergleich zu den Wildtypen bei gleichem Körpergewicht. Ebenfalls konnte eine signifikant verringerte Versagenslast der Itga2 -/- Sehnen festgestellt werden (WT: 5,61±1,77 N vs. Itga2 -/-: 3,21±0,85 N; p=0,0038). Das statische E-Modul der Itga2 -/- Sehnen war wiederum nicht verringert (WT: 137,14±27,47 N/mm² vs. Itga2 -/-: 110,41±27,33 N/mm²; p=0,0714). Das dynamische E-Modul zeigte bei den Itga2 -/- Sehnen einen signifikant geringeren Anstieg bei steigendem Dehnungs-Level im Vergleich zu den Wildtypen. Dies war bei allen analysierten Frequenzen zu beobachten. Die Relaxation war bei den beiden Versuchsgruppen nicht signifikant unterschiedlich (Abbildung 1 [Abb. 1]).

Bei den Versuchsparametern Versagenslast und statisches E-Modul konnte zunächst kein Unterschied festgestellt werden, denn die geringere Versagenslast der Itga2 -/- Sehnen könnte auf den kleineren Sehnendurchmesser zurückzuführen sein. Die zyklische Messung bei verschiedenen Dehnungsraten zeigte dann ein signifikant kleineres dynamisches E-Modul bei steigendem Dehnungs-Level für die Itga2 -/- Sehnen, was direkt auf differente biomechanische Materialeigenschaften zurückzuführen ist. Somit konnte nachgewiesen werden, dass sich die in den Vorarbeiten gezeigte kleinere Fibrillendicke funktionell auf die viskoelastischen Eigenschaften der Sehne auswirkt und diese verschlechtert.