gms | German Medical Science

Fragestellung: Nach spinalen Fusionsoperationen stellen Pseudoarthrosen nach wie vor ungelöste Komplikationen dar. Daher wurden Osteobiologika zur Verbesserung der Wirbelsäulenfusion entwickelt, wie das knochenmorphogenetische Proteine BMP2. Dessen notwendige hochdosierte Anwendung führt oft jedoch zu erheblichen Nebenwirkungen. Das gentechnisch hergestellte BMP2-Analogon L51P könnte eine mögliche Lösung sein, um die BMP-Dosis in der Klinik zu reduzieren oder ein möglicher Ersatz von BMP2 zu werden. Ziel dieser Pilotstudie war es, die Wirkung von BMP2 und L51P zur Verbesserung der Wirbelsäulenfusion im Rattenmodell zu zeigen und ein Rattenmodell für die Wirbelsäulenfusion zu etablieren.

Methodik: Sechsundzwanzig WISTAR-Ratten (61.5% männlich, 419±54 g) wurden einer zweistufigen Wirbelsäulenfusionsoperation unterzogen. Zunächst wurde ein speziell entwickelter externer Ringfixateur mit vier Kirschnerdrähten im proximalen Teil des Rattenschwanzes (Cauda 4-5) befestigt. Anschliessend wurde eine Diskektomie mit Ersatz durch eine mit BMP2 oder L51P beschichtete beta-TCP (Tri-Calcium-Phosphat) Keramik durchgeführt. Die Ratten wurden doppel-verblindet in vier Gruppen entsprechend der Beschichtung der Keramik eingeteilt (A: beta-TCP mit phosphatgepuffertem Natrium (Kontrolle); B: beta-TCP + 1 µg BMP2; C: beta-TCP + 10 µg BMP2; D: betaTCP + 10 µg L51P). Die Nachuntersuchungen erfolgten drei und sechs Wochen postoperativ mit konventionellem Röntgen und 12 Wochen nach der Euthanasie mit zusätzlichem µCT und Histologie.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Achtzehn Ratten (A: n=5, B: n=4, C: n=4, D: n=5) hatten vollständige Nachuntersuchungen. In Gruppe C zeigte sich bei allen Ratten 12 Wochen postoperativ im µCT eine komplette Fusion mit überbrückender Kallusbildung, Knochen-in-growth und >50% Keramikresorption. Ratten der Gruppe B und D zeigten Anzeichen einer partiellen Fusion mit einseitigem Andocken von überbrückendem Kallus, Knochen-on-growth und <50% Keramikresorption. In der Kontrollgruppe A war nach 12 Wochen weder Fusion noch Knochenneubildung oder Keramikresorption aufgetreten (Figure 1 [Abb. 1]). Die Bridwell-Kriterien-Analyse der konventionellen Röntgenbilder zeigte signifikante Unterschiede zwischen der Interventions- und der Kontrollgruppe (p<0.05) 12 Wochen postoperativ.

In dieser Pilotstudie konnte ein Wirbelsäulenfusions-Rattenmodell erfolgreich etabliert werden. Mit der hohen Dosis von 10 µg BMP2 konnte eine vollständige Fusion erreicht werden. Die niedrige Dosis von 1 µg BMP2 und die hohe Dosis von 10 µg L51P führten zu einer Teilfusion. Ohne Stimulation mit Wachstumsfaktoren zeigten sich keine radiologischen Fusionszeichen. Eine Kombination aus BMP2 und L51P zur Fusionsverbesserung ist Gegenstand weiterer Untersuchungen.