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Fragestellung: Periprothetische Infektionen (periprosthetic joint infection, PJI) zählen zu den schwerwiegendsten Komplikationen nach orthopädischen Gelenkersatzoperationen, die sowohl mit einer erhöhten Morbidität als auch Mortalität einhergehen. Während die negativen Auswirkungen der PJI auf die Patientengesundheit umfassend dokumentiert sind, bleibt das tiefergehende Verständnis der Wechselwirkungen zwischen den Infektionen und den resultierenden Veränderungen in der lokalen Knochenmikroarchitektur weitgehend unklar. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht darin, durch hochauflösende Untersuchungen die lokale Knochenqualität bei Patienten mit PJI zu analysieren. Hierbei soll ein tiefgreifendes Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen der Infektion und den lokalen Anpassungen des Knochens gewonnen werden.

Methodik: In dieser Untersuchung wurden 22 Proben von Patienten analysiert, bei denen Knochenproben im Rahmen des Prothesenausbaus gesammelt wurden. Als Kontrollgruppen fungierten Proben, die aus aseptischen Revisionsoperationen und primären Hüft-Totalendoprothesen (Hüft-TEP) (n=40) stammten. Zur detaillierten Charakterisierung der Knochenmikrostruktur und der Mineralisationsvorgänge wurden die Proben mittels unentkalkter Histologie und Histomorphometrie sowie Rasterelektronenmikroskopie hochauflösend untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Unsere Untersuchung zeigte signifikante Veränderungen in der Knochenmikroarchitektur bei PJI. Es zeigte sich ein erhöhtes Knochenvolumen und eine veränderte Trabekelstruktur mit verdickten Trabekeln sowie ein erhöhtes Osteoidvolumen. Zudem zeigte sich eine deutlich heterogenere Matrixmineralisation, verglichen mit Kontrollen aus einer primären Hüft-TEP (CaWidth; PJI: 3,9 ± 0,6 wt% vs. Aseptisch: 3,4 ± 0,5 wt%, p=0,10 vs. Primär 3,3 ± 0,5 wt%, p=0,03), sowie ein erhöhter Anteil an niedrig mineralisiertem Knochen, verglichen mit beiden Kontrollgruppen (CaLow; PJI: 10,8 ± 5,8 wt% vs. Aseptisch: 6,1 ± 5,2 wt% p=0,0422 vs. Primär 5 ± 2,9 wt% p=0,0178) (Abbildung 1 [Abb. 1]).

Zusammengefasst liefert die vorliegende hochauflösende Untersuchung klare Hinweise auf gesteigertes Knochenremodeling bei PJI, das von einer gestörten und heterogenen Matrixmineralisation begleitet wird. Diese Befunde deuten auf das simultane Auftreten von osteosklerotischen und osteolytischen Prozessen hin. Insgesamt spiegelt sich hiermit das komplexe Zusammenspiel von Knochenaufbau und -abbau bei PJI wider. Angesichts dieser Ergebnisse könnte die additive Anwendung anti-resorptiver Medikamente einen potentiellen Nutzen in der Verbesserung der periprothetischen Knocheneigenschaften haben.