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Fragestellung: Bei der Therapie frakturassoziierter Infektionen (FRI) ist die vollständige Resektion nekrotischer Knochenareale entscheidend für den Therapieerfolg. Das nötige Ausmaß der Resektion ist präoperativ und intraoperativ bisher nur anhand unsicherer Zeichen (z.B. Paprika-Sign) abschätzbar, sodass häufig rekonstruktionspflichtige Knochendefekte resultieren.

Mit der Autofluoreszenz-Methode (VELscope) wurde in einzelnen Arbeiten eine Möglichkeit der intraoperativen Visualisierung nekrotischer Knochenareale in der Bisphosphonat-assoziierten Kiefernekrose beschrieben [1]. In einer Fallserie wurde die Technologie bereits in der Anwendung bei FRI mit der Intention der marginalen Resektion erprobt [2].

Ziel der aktuellen Arbeit war vor dem erweiterten Einsatz, die Möglichkeiten und Limitationen der Technologie in einem experimentellen Nekrose-Modell zu überprüfen.

Methodik: Für die Studie wurden Hüftköpfe von Hüft-TEP-Implantationen asserviert und 13 kortikale Proben (0,5 x 0,5 cm) vom Schenkelhals der Explantate präpariert. Die Proben wurden während des Zeitraums von 3 Monaten in PBS mit Penicillin/Streptomycin/AmphotericinB (Fa. Sigma Aldrich) bei 37°C gelagert, um eine aseptische Nekrose zu induzieren. Der Zelluntergang wurde im Resazurin-Assay zur Zellviabilität sowie histologisch in HE-Färbung dokumentiert. 5 Proben wurden zur Beschleunigung der Zersetzung der EZM mit Kollagenase (Collagenase Type2, Worthington, CSL2, 1 mg/ml in PBS) versetzt, die anderen Proben dienten als Kontrolle. Der Verdau wurde durch Messung der Glykosaminoglykane (GAG) im Überstand dokumentiert.

Die Autofluoreszenz aller Proben wurde in 3 bis 5-tägigem Abstand mittels VELscope untersucht und unter standardisierten Bedingungen fotographisch (Fujifilm XPro2 + Fujinon 23 mm, f=2, ISO400, 1/4.000 sec) dokumentiert. Die Pixelintensität der Aufnahmen wurde digital semi-automatisiert (ImageJ2, LOCI, University of Wisconsin) quantifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Resazurin-Assays aller Proben zeigten eine vollständige Abnahme des zellulären Stoffwechsels innerhalb von 5 Tagen (d0: 120988 RFU; d5: 5870 RFU; p<0,05), sodass anschließend von einem nekrotischen Knochen ausgegangen werden könnte. Histologisch zeigte sich ebenfalls nach wenigen Tagen eine Abnahme der osteozytenhaltigen Lakunen.

Die Überstände der mit Collagenase behandelten Proben zeigten eine konstant hohe Konzentration an GAG (73 µg/ml) während bei den Kontrollproben signifikant weniger GAG nachgewiesen wurden (2 µ g/ml; p<0,05).

Die Autofluoreszenz nahm bei den mit Kollagenase-versetzten Proben zu Beginn exponentiell ab, erreichte anschließend jedoch ein Plateau der Restfluoreszenz, welche über den gesamten Zeitraum von 3 Monaten bestand. Die Fluoreszenz der Kontrollproben hingegen nahm linear ab.

Zusammenfassend konnte die verwendete Autofluoreszenz-Methode die zelluläre Nekrose nicht adäquat abbilden. Die Degradation der EZM konnte teilweise anhand der Fluoreszenzdarstellung nachvollzogen werden. Weitere Untersuchungen zur Verbesserung der Technologie sind notwendig.