Publikationsdatenbank

Einfluss autologer osteogen prädifferenzierter mesenchymaler Stammzellen auf die Knochenheilung im atrophen Pseudarthrose-Modell der Ratte (2008)

Art

Hochschulschrift

Autor

Bach, Barbara (WE 12)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2008 — III, 184 Seiten

ISBN: 978-3-86664-486-1

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2736

Kontakt

Institut für Tierpathologie

Robert-von-Ostertag-Str. 15
14163 Berlin
+49 30 838 62450
pathologie@vetmed.fu-berlin.de

Abstract / Zusammenfassung

Diaphysäre atrophe Pseudarthrosen weisen oftmals ungünstige biologische Ausgangsbedingungen zur Heilung auf. Der Grund liegt in einer häufig erheblich beeinträchtigten vaskulären Versorgung des Knochengewebes in Folge des vorangegangenen Traumas (Kasperczyk et al., 1996). Eine Heilung des Knochens kann in dieser Situation nur nach chirurgischer Intervention erreicht werden (Gebauer et al., 2005). Der derzeitige »Goldstandard« der Behandlung besteht in einer stabilisierenden Osteosynthese in Kombination mit allogener/autologer Spongiosa-Transplantation (Braun et al., 1996). Die Therapie führt jedoch oftmals nur nach wiederholten Eingriffen zum Erfolg. Neben hohen sozio-ökonomischen Kosten bedeutet dies vor allem eine lange Rekonvaleszenz für den betroffenen Patienten, welche mit erheblichen physischen sowie nicht selten auch psychischen Belastungen verbunden ist. Darüber hinaus sind wiederholt erforderliche Operationen stets mit einem erhöhten Risiko, besonders für gesundheitlich vorbelastete Personen, verbunden. Der Erforschung alternativer, minimal invasiver Therapiemethoden gestörter Knochenheilung gilt daher die besondere wissenschaftliche Aufmerksamkeit. Der Einsatz mesenchymaler Stammzellen (MSCs) wird in diesem Zusammenhang praktisch, ethisch und immunologisch als unbedenklich angesehen (Rauner et al., 2007) und stellt somit einen hoffnungsvollen Ansatz im Bereich minimal invasiver osteoregenerativer Medizin dar (Izadpanah et al., 2005). Innerhalb der vorliegenden Studie wurde der Einsatz autologer osteogen prädifferenzierter mesenchymaler Stammzellen auf die Knochenheilung untersucht. Die Zielsetzung der Studie bestand in einer Untersuchung des Einflusses der daraus resultierenden Osteoprogenitorzellen (OPCs) auf die Osteoregeneration bei massiv verminderter Bioaktivität des Knochengewebes, wie sie im Falle einer atrophen Pseudarthrose vorliegt.
Zur Durchführung der Studie wurden 32 männliche, adulte Ratten randomisiert in zwei gleichgroße Gruppen (Versuchsgruppe, Kontrollgruppe) eingeteilt. Allen Tieren wurde Knochenmark aus der Tibia entnommen. Aus dem Aspirat der Versuchsgruppe wurden MSCs fraktioniert, in vitro expandiert und zu osteogenen Vorläuferzellen (OPCs) prädifferenziert. Im Anschluss erfolgte die standardisierte Osteotomie des Femurs in der Diaphysenmitte bei allen Tieren, welche mittels unilateralem Fixateur extern stabilisiert wurde. Zur Induktion einer atrophen Pseudarthrose-Situation erfolgte die thermische Zerstörung des Periosts 2 mm proximal und distal des Osteotomiespaltes sowie die Entnahme des Knochenmarks im Bereich der Osteotomie. Zwei Tage post operationem (p.o.) wurde den Tieren der Versuchsgruppe perkutan eine Suspension bestehend aus ca. 2 x 106 autologen OPCs/0,1 ml Expansionsmedium lokal in den Osteotomiespalt appliziert (OPC-Gruppe). Den Kontrolltieren wurde allein ein äquivalentes Volumen des Expansionsmediums lokal injiziert (Medium-Gruppe). Am Tag der Osteotomie sowie auch im Rahmen einer wöchentlich vorgenommenen Wundkontrolle wurden radiologische Aufnahmen angefertigt. Zwei Wochen p.o. wurden die Femora aller Tiere gewonnen und histologischen, histomorphometrischen sowie immunhistologischen Untersuchungen unterzogen. Die radiologische und histologische Auswertung ließ eine erfolgreich induzierte Verzögerung der Knochenheilung nach Art einer beginnenden atrophen Pseudarthrose erkennen. Die Untersuchungen erbrachten im Weiteren eine signifikant größere Fläche periostalen Kallusgewebes [%] binnen der OPC-Gruppe sowie innerhalb dessen einen ebenso signifikant größeren Anteil hyalinen Knorpelgewebes [%] im medialen periostalen Knochenareal der Versuchsgruppe gegenüber der Kontrollgruppe. Die detektierten Anteile (mineralisierten) Knochen- und Bindegewebes entsprachen sich hingegen zwischen den Gruppen.
Anhand der ermittelten Ergebnisse konnte durch die lokale Applikation autologer osteogen vordifferenzierter Zellen in den Spalt einer Osteotomie bei massiv beeinträchtigter Vitalität des Knochengewebes zwei Wochen nach Transplantation der OPCs eine Stimulation der Knochenregeneration festgestellt werden. Der Einfluss der Zellen beschränkte sich dabei jedoch auf das mediale periostale Knochenareal und erfolgte ausschließlich nach Art beginnender enchondraler Ossifikation. Darüber hinaus deutete sich eine Beteiligung des sich rekonstruierenden Periosts am ermittelten Effekt der OPCs an. Die Applikation der Zell-Medium-Suspension zu einem späteren Zeitpunkt und/oder auch eine wiederholte Injektion der OPCs in Verbindung mit dem Einsatz eines visköseren Suspensions-Mediums könnten hier zur Optimierung des osteokonduktiven Stimulus beitragen.