Morphologische Untersuchung zum zellvermittelten Abbau und zur knöchernen Integration von resorbierbarem Calcium-Phosphat (Biobon®) im Tibiabohrlochdefekt beim Schaf
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Zusammenfassung
Die Auffüllung knöcherner Defekte am menschlichen Skelett stellt eine häufige Notwendigkeit in der Unfallchirurgie und Orthopädie dar. Unter den zur Verfügung stehenden Knochenersatzmaterialien gewinnen die synthetischen Calciumphosphat-Implantate immer größere Bedeutung. Die Mechanismen der Integration und Resorption von Knochenersatzplastiken können nur im Tierexperiment untersucht werden. Ziel der Arbeit war, die durch Implantation eines Calciumphosphat-Implantates im Knochen hervorgerufenen Umbauvorgänge in ihrem zeitlichen Ablauf radiologisch, histologisch und elektronenmikroskopisch darzustellen. Als Tierspezies wurde das Schaf gewählt, da die Knochen in Struktur, Größe und Stoffwechsel den menschlichen Verhältnissen sehr nahe kommen. Nagetiere sind für diese Untersuchung weniger geeignet, da sie eine extrem hohe Regenerationsfähigkeit der Knochendefekte aufweisen. Die Implantation des Calciumphosphat-Implantates erfolgte in einen standardisierten Tibiabohrlochdefekt im Bereich des Tibiakopfes von 11 mm Durchmesser und 25 mm Tiefe bei 9 weiblichen zwei Jahre alten Merino Schwarzkopfschafen. Zusätzlich dienten 3 Tiere mit je einem Leerdefekt als Kontrolle. Postoperativ wurden Nativröntgenaufnahmen in zwei Ebenen durchgeführt. Alle Tiere wurden in drei Zeiträumen durch subcutane Injektionen von drei verschiedenen Fluorochromen markiert. Am Ende der Nachbeobachtungszeit von 6, 24 und 48 Wochen wurden die Tiere getötet und die betreffende Extremität zur Fixation des Gewebes perfundiert. CT-Schnitte, Schliffpräparate, Semidünnschnitte, Fluoreszenzmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) fanden Eingang in die Untersuchung. Im histologischen Schliff schreitet die Knochenneubildung vom Lagerknochen ausgehend nach zentripetal hin fort und erreicht das Zentrum bereits nach 6 Wochen. Das Calciumphosphat-Implantat erscheint fragmentiert. Es wird von neugebildetem lamellären Knochen umwachsen. Im histologischen Schliff sind mehrkernige, in Resorptionslakunen gelegene Zellen nachweisbar. Sie wurden elektronenmikroskopisch anhand der ultrastrukturellen Merkmale des ruffled border und der sealing zone eindeutig als Osteoklasten identifiziert. Der Abbaumechanismus konnte wie folgt geklärt werden: Das anorganische Knochenersatzmaterial wird durch den im subosteoklastären Raum aufgebauten niedrigen pH-Wert abgelöst. Gleichzeitig finden im Osteoklasten Phagozytose und Resorption statt. Das Material wird in Vakuolen, die aus Plasmalemminvaginationen des ruffled border gebildet werden, durch die Zelle geschleust (Transzytose) und an der mikrovillitragenden Seite des Osteoklasten in den Interzellularraum abgegeben. Dort wird es von einkernigen Makrophagen phagozytiert. Dem Verstoffwechselprozess über die einkernigen Makrophagen sollte in einer weiteren experimentellen Arbeit nachgegangen werden.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2007