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German Congress of Orthopaedics and Traumatology (DKOU 2021)

26. - 29.10.2021, Berlin

Einfluss des Antidiabetikums Liraglutid auf die Frakturheilung im murinen Frakturmodell

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Tobias Fritz - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Janine Stutz - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Katja Saintpaul - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Benedikt Braun - Universitätsklinikum Tübingen, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, BG-Klinik Tübingen, Tübingen, Germany
  • Tina Histing - Universitätsklinikum Tübingen, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, BG-Klinik Tübingen, Tübingen, Germany
  • Michael Menger - Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie, Homburg, Germany
  • Tim Pohlemann - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany
  • Marcel Orth - Universitätsklinikum des Saarlandes, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Homburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2021). Berlin, 26.-29.10.2021. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2021. DocAB16-630

doi: 10.3205/21dkou035, urn:nbn:de:0183-21dkou0351

Published: October 26, 2021

© 2021 Fritz et al.
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Fragestellung: Für eine erfolgreiche Frakturheilung sind eine ausreichende Durchblutung sowie ein regelrechter Knochenstoffwechsel unabdingbar. Diabetes mellitus Typ 2 kann den Knochenstoffwechsel negativ beeinflussen und damit das Risiko für eine gestörte Frakturheilung erhöhen. In diversen Studien konnte bereits gezeigt werden, dass Liraglutid als Glucagon-like-peptide Agonist eine positive Wirkung auf die Trabekelstruktur sowie die Knochendichte hat. Ziel der Studie war es, den Einfluss von Liraglutid auf die Frakturheilung zu untersuchen.

Methodik: In der Studie wurden 80 C57Bl/6-J Mäuse untersucht. Die Induktion des diabetischen Stoffwechsels erfolgte durch eine hochkalorische Diät (n=40). Die Vergleichsgruppe erhielt keine Vorbehandlung (n=40). Durch einen oralen Glucosetoleranztestes wurde die Induktion des Diabetes validiert. Als Frakturmodell verwendeten wir eine Osteotomie des rechten Femurschaftes mit Pin-Clip-Osteosynthese. 5 Tage präoperativ begann die tägliche Applikation von Liraglutid 120µg/kg Körpergewicht p.o. (n=40) oder NaCl-Lösung 0,9% (n=40) in äquivalenter Menge. 2 und 5 Wochen postoperativ erfolgten biomechanische, histomorphometrische, radiologische und proteinbiochemische Analysen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Tiere mit diabetischem Stoffwechsel zeigten im Vergleich zu nicht-diabetischen Tieren eine erhöhte biomechanische Stabilität nach Liraglutid-Gabe in gesunden Femora, während frakturierte Femora keinen signifikanten Unterschied aufwiesen.

Der Knochenanteil am Gesamtkallusvolumen in den µCT Analysen zeigte sich in der Diabetes-Gruppe unabhängig von einer Medikamentengabe 2 Wochen postoperativ signifikant erhöht. Hingegen war nach Liraglutid-Gabe die Trabekeldicke 5 Wochen postoperativ in diabetischen Mäusen geringer als in nicht-diabetischen Mäusen.

Die Kalluszusammensetzung in den histomorphometrischen Untersuchungen zeigte 2 und 5 Wochen postoperativ geringere Knochen- und Knorpelanteile in den mit Liraglutid behandelten diabetischen Mäusen.

In den proteinbiochemischen Analysen des Kallusgewebes diabetischer Tiere zeigte sich eine verminderte Expression sowohl osteogener (BMP-2 und BMP-4 (Bone-morphogenetic Protein 2 und 4)) als auch angiogener (VEGF (Vascular endothelial growth factor)) Faktoren und eine veränderte Regulation der Osteoklastogenese durch die OPG/RANKL-Achse nach Liraglutid-Gabe.

Zusammenfassend stört eine Behandlung mit Liraglutid bei diabetischen Tieren den komplexen Ablauf der Frakturheilung. Hingegen zeigen unverletzte Knochen eine höhere biomechanische Stabilität durch Liraglutid. Zudem hat Liraglutid keinen negativen Einfluss auf die Frakturheilung in nicht-diabetischer Stoffwechsellage. Diese Ergebnisse sind am ehesten aufeinen gestörten osteogenen Effekt sowie eine deregulierte Osteoklastentätigkeit bei Tieren mit Diabetes zurückzuführen.Daher sollte der Einsatz von Liraglutid bei Diabetes während der Frakturheilung überdacht werden und eine Anpassung der antidiabetischen Medikation in dieser Phase könnte von klinischem Interesse sein.