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Fragestellung: Zur Therapie knöcherner Defekte werden vermehrt autologe Stammzellen, zum Beispiel als Bone Marrow Concentrate (BMC) in Kombination mit osteokonduktivem Knochenersatzmaterialien, angewandt. Eine kompromittierte lokale Durchblutung kann zu einer ausbleibenden Heilung beitragen und hyperbare Sauerstofftherapie (HBO) stellt hier eine mögliche Therapieoption dar. Die Untersuchung der Knochenregeneration und Materialdegradation von Calciumphosphatgranulat (CPG) in Kombination mit BMC und HBO zur Behandlung diaphysärer Critical-Size Defekte an belasteten Knochenabschnitten von Kaninchen war Gegenstand dieser tierexperimentellen Studie.

Methodik: 24 Kaninchen erhielten einen Critical-Size Defekt an der Radiusdiaphyse. Die Defekte wurden mit dem Composite aus CPG und BMC aufgefüllt. Es wurden 4 Gruppen mit 6 Tieren gebildet. In je 2 der Gruppen erfolgte die Euthanasie nach 3 bzw. 6 Wochen. Jeweils eine 3- und 6 Wochen-Gruppe wurde mittels HBO an 5 Tagen/Woche mit 2,4 bar über 90 min behandelt. Die Herstellung des BMC erfolgte durch Dichtegradientenzentrifugation von Knochenmarkaspirat aus dem Beckenkamm. Zur Überprüfung des Stammzellcharakters der Knochenmarkzellen dienten Zellzahlbestimmung, Bestimmung der Colony-Forming-Units (CFU), FACS-Analyse stammzellspezifischer Oberflächenmarker, die trilineäre Differenzierung und der Adhärenznachweis. Nach Euthanasie erfolgte die Evaluation der Knochenneubildung radiologisch (Multi-Detektor Computertomographie (MDCT)) und histomorphometrisch. Als Marker der Angioneogenese wurde die kapilläre Neubildung im Defektbereich quantitativ mittels der Hot-Spot-Methode nach Immunhistologie erfasst.

Ergebnisse: Radiologische und histomorphometrische Analysen nach 3 und 6 Wochen wiesen Zeichen der knöchernen Regeneration in allen Gruppen nach, wobei die 6-Wochen Gruppen eine stärkere Knochenneubildung zeigte. Sowohl nach 3 als auch nach 6 Wochen zeigte sich in den HBO-Gruppen eine signifikant vermehrte ossäre Regeneration. Die Resorption von CPG war nach 6 Wochen signifikant höher als nach 3 Wochen. Bei einer additiven HBO Anwendung wurde eine signifikant erhöhte Resorption nachgewiesen. Die Zellzahlbestimmung in der Stammzellgruppe ergab eine 3,2-fache Steigerung der Zahl der mononukleären Zellen im Konzentrat im Vergleich zum Knochenmarkaspirat. CFU-ALP zeigte einen signifikanten Konzentrationsanstieg zum Knochenmarkaspirat. Der Stammzellcharakter konnte bestätigt werden. In den HBO-Gruppen konnte zu beiden Zeitpunkten immunhistologisch eine signifikant vermehrte kapilläre Gefäßneubildung nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung: Im Rahmen dieser Studie konnte aufgezeigt werden, dass eine additive HBO-Therapie die Stammzelltherapie diaphysärer Critical-Size Defekte signifikant positiv beeinflusst. Als möglicher Erklärungsansatz konnte in dieser Studie eine vermehrte kapilläre Gefäßneubildung unter regelmäßiger HBO Anwendung gezeigt werden.