Publication Database

Einfluss von autologen mesenchymalen Stammzellen auf eine Pseudarthrose unter besonderer Beachtung der periostalen Rekonstruktion:
eine immunhistologische und histomorphometrische Studie im Rattenmodell (2011)

Art

Hochschulschrift

Autor

Ertelt, Antonia (WE 3)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2011 — 95 S. Seiten

ISBN: 978-3-86387-046-1

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/10954

Kontakt

Institut für Veterinär-Biochemie

Oertzenweg 19 b
14163 Berlin
+49 30 838 62225
biochemie@vetmed.fu-berlin.de

Abstract / Zusammenfassung

Schwerwiegende Frakturen mit umfangreichen Knochendefekten, verzögerter Frakturheilung, Pseudarthrosen sowie Wundinfektionen sind trotz Fortschritts in der Medizin ein bestehendes Problem. Pseudarthrosen und verzögerte Knochenheilungen erfordern häufig eine langwierige und letztendlich nicht immer erfolgreiche Behandlung des Patienten. Dadurch entstehen einerseits massive Einschränkungen der Lebensqualität des Patienten und andererseits erhebliche Mehrkosten für das Gesundheitssystem durch zusätzliche Operationen, verlängerte Krankenhausaufenthalte und Nachbehandlungszeiten. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit die lokale Applikation von autologen mesenchymalen Stammzellen und ihre Fähigkeit zur Aktivierung des Heilungspotentials in einer atrophe Pseudarthrose Situation untersucht. Desweiteren wurde die Wiederherstellung der periostalen Integrität als Voraussetzung für eine physiologisch verlaufende Frakturheilung der Röhrenknochen und eine Beteiligung der lokal applizierten MSCs am Reparationsprozess untersucht. In der vorliegenden kontrollierten Studie wurden 16-20 Wochen alte, männliche, 410-460g schwere Sprague Dawley Ratten verwendet. Die Tiere wurden einseitig am linken Hinterbein standardisiert osteotomiert und mit einem Fixateur externe versorgt. Um eine atrophe Pseudarthrosesituation zu schaffen, wurde das Periost auf einer Länge von 2 mm proximal und distal der Osteotomie durch Kauterisierung zerstört und das Knochenmark entfernt. Zwei Tage post Osteotomie wurden bei der Versuchsgruppe (MSC-Gruppe) 2 x 106 MSCs/100 μl Zell-Mediumsuspension perkutan in den Osteotomiespalt injiziert. Die Kontrollgruppe (Medium-Gruppe) erhielt die analoge Menge des Kultivierungsmediums ohne Zellen. Die Anzahl der Tiere pro Gruppe betrugen 16. Radiologische Verlaufskontrollen erfolgten in wöchentlichen Intervallen. Die Tiere wurden nach acht Wochen euthanasiert, die Femora präpariert, histologisch, immunhistologisch sowie histomorphometrisch untersucht. Radiologisch und histologisch wurde in beiden Gruppen ein verzögerter Heilungsverlauf beobachtet. Die histologischen Bilder beider Gruppen ähnelten sich. Der periostale Kallus endete bei der Mehrzahl der Tiere im gekauterten Bereich. Nur bei wenigen Tieren überbrückte der periostale Kallus den Osteotomiespalt, oft nur auf einer Seite bzw. von einem Osteotomieende ohne Verbindung zum gegenüberliegenden periostalen Kallus oder der gegenüberliegenden Kortikalis zu erlangen. Vereinzelt kam es in beiden Gruppen zu einer Überbrückung des Osteotomiespalts durch den endostalen Kallus. Eine Schicht aus dicken Bindegewebsfasern, bei der es sich höchstwarscheinlich um das Stratum Fibrosum handelt, darunter vereinzelt zu beobachten eine Schicht aus mehrreihigen Zellen, vermutlich das Stratum Cambrium, überzog in beiden Gruppen den periostalen Kallus und bei einigen Tieren sogar den Osteotomiespalt. Das Stratum fibrosum mit dem sich vermutlich entwickelnden Stratum cambium war nur vorzufinden, wo auch mineralisiertes Gewebe war. In beiden Gruppen zeigte sich eine signifikante Zunahme der Osteotomiespaltweite sowohl auf der lateralen Seite als auch auf der medialen Seite. Es konnte kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen bezüglich der prozentualen Anteile mineralisierten Knochens und Knorpel festgestellt werden. Der Anteil Bindegewebe an der Gesamtfläche dagegen zeigte sich bei den Tieren der Mediumgruppe signifikant größer. Die Tiere der Medium-Gruppe zeigten eine signifikant größere Anzahl der Gefäße als auch eine größere Dichte der Gefäße pro Quadratmillimeter Bindegewebsfläche als die Tiere der MSC-Gruppe. Signifikante Unterschiede in der Osteoklastenanzahl ließen sich weder im periostalen und endostalen Kallus noch in der lateralen und medialen Kortikalis feststellen. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Studie und dem heutige Stand der Forschung wird ersichtlich, dass undifferenzierte perkutan applizierte mesenchymale Stammzellen allein nicht in der Lage sind, kritisch ablaufende Knochenheilungen positiv zu beeinflussen oder einen positiven Einfluss auf die periostale Rekonstruktion auszuüben. Schlussfolgernd wird ersichtlich, dass eine osteogene Ausdifferenzierung bzw. eine Unterstützung der MSCs in Richtung der osteogenen Differenzierung, bzw. eine Applikation der Zellen zu einem anderen Zeitpunkt unter der Zuhilfenahme spezieller Trägermaterialien oder Zellverbänden einen größeren Erfolg verspricht. Auch die periostale Regeneration konnte durch die applizierten MSCs nicht beeinflusst werden. Vielmehr scheint die periostale Regeneration an die Entwicklung eines knöchernen Kallus gebunden zu sein.