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Fragestellung: Das osteozytäre Netzwerk wird als integraler Bestandteil in der Regulation des Knochenstoffwechsels angesehen, während die Reduktion von Osteozyten mit einer verminderten Knochenfestigkeit assoziiert ist. Die strukturellen Grundlagen für die Fragilität des Schenkelhalses, speziell regionsspezifische Charakteristika der Osteozyten sowie der Knochenmatrixkomposition, sind bisher nicht ausreichend untersucht.

Methodik: Querschnitte des humanen Schenkelhalses - eine der häufigsten Skelettregionen für Frakturen - wurden von 12 weiblichen Leichen unterschiedlichen Alters (34 - 86 Jahre) akquiriert und anschließend mittels quantitativer Rasterelektronenmikroskopie (qBEI) und hochauflösender Mikro-Computertomographie (µ-CT, Auflösung 1,5 µm) analysiert. Die kortikale Porosität, die 2D/3D Anzahl und Größe der Osteozytenlakunen sowie die Mineralisationsdistribution wurden auf diese Art in zwei Regionen ermittelt, welche in vivo unterschiedlichen biomechanischen Kräften ausgesetzt sind: dem inferomedialen (gewöhnlich Druckkräften ausgesetzt) und dem superolateralen Schenkelhals (generell geringerer Krafteinwirkung ausgesetzt). Weiterhin wurde mittels quantitativer Polarisationsmikroskopie (CPL) die Kollagendistribution in diesen beiden Regionen gemessen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In den 2D Messungen wurde eine niedrigere kortikale Porosität, niedrigere Mineralisationsheterogenität sowie eine 19% höhere Anzahl von Osteozytenlakunen (p=0.005), aber gleiche Osteozytengröße im inferomedialen verglichen mit dem superolateralen Schenkelhals detektiert. 3D Messungen konnten die höhere Osteozytenzahl der inferomedialen Region bestätigen (p=0.015) (Abbildung 1). [Abb. 1]

Die Osteozytenzahl verringerte sich mit dem Lebensalter, wobei sich die Differenz der Osteozytenzahl zwischen den beiden Regionen mit dem Lebensalter verringerte. Die regionsspezifischen Unterschiede in der Osteozytenverteilung waren nicht mit einer unterschiedlichen Kollagenorientierung assoziiert. Dies spricht wiederum für ein deutlich komplexeres Belastungsschema des Schenkelhalses als die klassische Betrachtung in Druck- und Zugareale. Vielmehr ist die niedrigere mechanische Belastung des superolateralen Schenkelhalses mit einer niedrigeren Zahl von Osteozytenlakunen verbunden, was für deren mechanosensorische Kompetenz spricht. Da Osteozytencharakteristika generell einen wertvollen Einblick in die mechanische Kompetenz von Knochen bieten, unterstreicht die Variabilität und vor allem die niedrigere Osteozytenzahl des superolateralen Schenkelhalses dessen Frakturanfälligkeit.