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Frakturheilung in einem Tiermodell für senile Osteoporose (SAMP6-Maus)
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Authors
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M. Egermann
- Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg, Heidelberg, Germany
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K. Ito
- AO Forschungsinstitut Davos, Davos, Switzerland
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W. Hofstetter
- Universität Bern, Departement Klinische Forschung, Bern, Switzerland
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G.A. Wanner
- Universitätsspital Zürich, Zürich, Switzerland
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P. Richards
- Universitätsspital Zürich, Forschungsabteilung Chirurgie, Zürich, Switzerland
| Published: | October 9, 2007 |
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Fragestellung: Osteoporose gehört zu den wichtigsten Volkskrankheiten mit zunehmender Tendenz und ist mit einem erhöhten Frakturrisiko verbunden. Die Frakturheilung bei Osteoporose ist sowohl durch eine verringerte Kallusbildung als auch durch niedrigere biomechanische Eigenschaften des neugebildeten Knochens geprägt. Diese sind mitverantwortlich für das erhöhte Implanatversagen. Experimentelle Studien an Gross- und Kleintiermodellen haben diese Veränderungen in der Knochenheilung bei post-menopausaler Osteoporose gezeigt. Es ist jedoch unklar, ob die Frakturheilung auch bei seniler Osteoporose verändert ist. Diese Studie untersucht die Frakturheilung in einem Tiermodell für senile Osteoporose, senescence-accelerated mouse prone 6 (SAMP6).
Methodik: SAMP6-Mäuse (n=28) im Alter von 20 Wochen wurden in die Studie eingeschlossen und mit der Kontrollgruppe, senescence-resistant inbred strains (SAMR1) (n=28), verglichen. Als Frakturmodell wurde eine diaphysäre Femurosteotomie gewählt und mit einer neuartigen winkelstabilen Plattenosteosynthese (MouseFix®) fixiert. An den Tagen 7, 14, 28 und 42 wurde die Frakturheilung mittels micro-CT und Histomorphometrie analysiert und die Knochendichte (BMAD) bestimmt. Biochemische Marker der Knochenformation (Osteocalcin) und Knochenresorption (TRAP5b) wurden aus Serumproben bestimmt. Weiterhin wurden aus dem Knochenmark mesenchymale Stammzellen (MSC) gewonnen und deren Differenzierungsverhalten in-vitro untersucht.
Ergebnisse: Am distalen Femur findet sich eine geringere Knochendichte bei SAMP6-Mäusen (40±14mg/ml) im Vergleich zur Kontrolle (90±39mg/ml). In der Osteotomiezone wurde ein zeitabhängiger Anstieg des reifen Lamellenknochens gefunden, jedoch ohne signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen. Die histomorphometrische Untersuchung zeigt ebenfalls keinen Unterschied zwischen SAMP6-Mäusen und Kontrolltieren. Interessanterweise ist Osteocalcin an den Tagen 7 und 14 post-operativ in der Osteoporosegruppe erhöht. Die in-vitro Untersuchungen zeigen eine deutliche Tendenz zu adipogener statt osteogener Differenzierung bei MSC von SAMP6-Mäusen.
Schlussfolgerungen: Aus den präsentierten Daten lässt sich schlussfolgern, dass in dem verwendeten Tiermodell für senile Osteoporose keine Veränderung der Frakturheilung im Vergleich zu Kontrolltieren vorliegt. Die klinische Beobachtung, dass trotz schwieriger Osteosynthese bei brüchigem Knochen die Knochenheilung unverändert ist, unterstützt diese Resultate. Mesenchymale Stammzellen von osteoporotischen Patienten als auch von SAMP6-Mäusen zeigen eine verminderte Proliferationsrate zusammen mit einer adipogenen statt osteogenen Differenzierung. Diese veränderten Zelleigenschaften der MSC scheinen jedoch nicht die diaphysäre Frakturheilung zu beeinflussen. MSC anderer Herkunft als aus dem Knochenmark könnten möglicherweise die intra-membranöse Knochenheilung steuern und somit den ausbleibenden Unterschied zwischen osteoporotischem und normalem Knochen erklären.
