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Fragestellung: Die Ein-Schritt-Membrantechnik ist ein experimentelles Verfahren, welches auf der zweiseitigen induzierten Membrantechnik nach Masquelet basiert, aber durch die Verwendung einer humanen azellulären dermalen Matrix (HAD) den Schritt der Membraninduktion einspart und somit, bei gleicher Wirksamkeit, zu einer deutlichen Verkürzung des Verfahrens führt. In einer zurückliegenden Studie untersuchten wir am Femurdefektmodell der Ratte den Effekt einer präoperativen Besiedlung der HAD mit mononukleären Knochenmarkzellen (BMC) und erhielten eine Verschlechterung der Knochenheilung im Vergleich zur unbesiedelten HAD. BMC setzen sich aus verschiedenen Stammzellpopulationen, Monozyten und einem signifikanten Anteil CD8+zytotoxischen T-Lymphozyten zusammen. CD8+Lymphozyten haben einen negativen Effekt auf Regenerationsvorgänge. Es wurde untersucht, ob der negative Effekt der HAD-Besiedlung mit BMC auf die Knochenheilung im Rahmen der einzeitigen Membrantechnik durch die CD8+ Zellpopulation in den BMC vermittelt wird.

Methodik: 24 männliche Sprague-Dawley Ratten wurden in drei Gruppen (G1–G3) aufgeteilt. BMC wurden von Spendertieren aus Knochenmark isoliert. CD8+T-Lymphozyten wurden über magnetische Separation depletiert. 5 mm große Femurdefekte wurden mit vitalen Knochenchips von Spendertieren aufgefüllt und mit unterschiedlich vorbehandelter HAD umhüllt. G1 erhielt native HAD, G2 HAD besiedelt mit BMC und G3 HAD besiedelt mit CD8+depletierten BMC (jeweils 2,25x106 Zellen). Nach 8 Wochen wurden die Femura entnommen und radiologisch, biomechanisch und (immun)histologisch analysiert. Statistik, Durchbauungsrate: Fisher's Exact Test, physikalische Messgrößen: Kruskal-Wallis-Test, p<0,05 ist signifikant.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: FACS-Analyse ergab eine 35-fache Abreicherung der CD8-Population in BMC nach Depletion. Der Anteil knöchern durchbauter Defekte war in G3 (CD8-depletiert, 75%) signifikant gegenüber G2 (vollständige BMC, 15%) erhöht. Die Ratio Bone Volume/Total Volume (BV/TV) war in G3 (0,53) signifikant gegenüber G1 (0,33) und G2 (0,27) erhöht. Die im Median höchste Biegesteifigkeit wurde in G3 (11,2% des gesunden Femurs) beobachtet (signifikant gegenüber G2, 0,8%). Immunhistologisch konnte eine signifikant erniedrigte CD8-Zellzahl/Gesichtsfeld in G3 (18) im Vergleich zu G2 (89) und G1 (36) im Defekt gemessen werden.

Die Besiedlung der HAD mit CD8+ depletierten BMC führte zu einer signifikant verbesserten Knochendefektheilung im Vergleich zur Besiedelung mit nicht depletierten BMC und teilweise auch im Vergleich zur unbesiedelten HAD (BV/TV). Die Depletion der BMC führt zu einer langanhaltenden Supprimierung der CD8-Population im Defektbereich. Das dadurch mutmaßlich veränderte lokale Mediatorenmilieu könnte mit für die deutlich verbesserte Knochenheilung in G3 ursächlich sein. Daher könnte eine präoperative Besiedelung der HAD mit CD8+ depletierten BMC zu einer weiteren Verbesserung der einzeitigen Membrantechnik beitragen.