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Einfluss des Antidiabetikums Liraglutid auf die Frakturheilung im murinen Frakturmodell
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Published: | October 26, 2021 |
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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.