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Fragestellung: Der Granulozyten-Kolonie-stimulierende Faktor (G-CSF) ist unter anderem für seine arteriogenen und regenerativen Eigenschaften nach kardialer Ischämie und Reperfusion bekannt. Untersuchungen von G-CSF zur Regeneration der peripheren Skelettmuskulatur liegen bislang nicht vor. Ziel der hier vorgestellten Studie war daher, die Regenerationskapazität von G-CSF in einem Modell des lokalen Muskelschadens zu evaluieren.

Methodik: Insgesamt wurde bei 57 männlichen Wistar-Ratten (275-325g) unter Pentobarbital-Anästhesie (60mg/kg KG i.p.) der M. soleus über einen offenen Zugang der linken hinteren Extremität mit einer instrumentierten Klemme -unter Protektion der neurovaskulären Strukturen- standardisiert kontusioniert (10x für 10s mit 25N). Anschließend wurde täglich entweder G-CSF (Neupogen®, 20μg/kg KG; n=21; G-CSF) oder 0.9% NaCl (0,6ml/kg KG; n=21; NaCl) i.p. injiziert. Sham-operierte Tiere ohne Kontusion erhielten täglich 0,9% NaCl i.p. (0,6ml/kg KG; n=15; Sham). Zur Erfassung der funktionellen Regeneration des Muskels erfolgte die Kraftmessung des M. soleus durch Provokation von Kurzkontraktion (Stimulation: 9mA/75 Hz, 5x je 0,1s in 5s-Intervallen) und Tetanie (9mA/75 Hz, 5x je 3s in 5s-Intervallen) sowie die immunhistochemische Analyse des BrdU-Einbaus im Muskel (Gabe von BrdU 50mg/kg KG i.p. -48h vor Gewebeentnahme) und die histologische Evaluierung der Apoptose im Muskel an den Tagen 4, 7 und 14 nach Trauma-Induktion. Angegeben sind Mittelwert±SEM, ANOVA und Student-Newman Keuls Test, # p<0,05 vs NaCl; * p<0,05 vs Sham.

Ergebnisse: Die biomechanische Kraftmessung zeigte in den G-CSF behandelten Tieren nach 7 Tagen gegenüber der NaCl-behandelten Gruppe signifikant erhöhte Werte in der relativen Kraft (angegeben in % zur kontralateralen gesunden Extremität): Kurzkontraktion (%) [7d] G-CSF: 41±1*; [7d] NaCl: 35±2*; [7d] Sham: 98±12; Tetanie (%) [7d] G-CSF: 35±2*#; [7d] NaCl: 25±2*; [7d] Sham: 102±8. Die immunhistochemische Analyse von BrdU im Muskel als Marker der Zellproliferation zeigte eine Zunahme in den Tieren mit Muskeltrauma gegenüber den Sham-operierten Tieren nach 4 Tagen. Die Gabe von G-CSF führte zu einer zusätzlichen und signifikanten Steigerung der Muskelzellproliferation (n/mm²: [4d] G-CSF: 29,5±4,4*#; [4d] NaCl: 15,7±3,9; [4d] Sham: 6,6±2,2) und Reduzierung der Muskelzellapoptose (n/mm²: [4d] G-CSF: 6,9±1,5#; [4d] NaCl: 17,4±3,7*; [4d] Sham: 2,4±0,4). Nach 7 und 14 Tagen war die Anzahl der proliferierenden und apoptotischen Zellen nach G-CSF Gabe im Vergleich zur NaCl-Gruppe nicht mehr signifikant erhöht.

Schlussfolgerungen: Eine tägliche i.p. Injektion von G-CSF bewirkt eine schnellere und bessere Restauration der Skelettmuskelfunktion nach schwerem Trauma, die auf eine Steigerung der lokalen Zellproliferation und Reduzierung der Zellapoptose zurückgeführt werden kann. G-CSF könnte daher einen attraktiven Therapieansatz im Management von Patienten nach schwerem Weichteiltrauma darstellen.