Untersuchungen zur Knochendefektheilung unter Einfluss thrombozytärer Wachstumsfaktoren nach Implantation eines Knochenersatzstoffes auf Hydroxylapatitbasis : Eine experimentelle Studie am Miniaturschwein
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Zusammenfassung
In der vorliegenden tierexperimentellen Studie am Miniaturschwein wurde die Osseointegration eines nanopartikulären Knochenersatzstoffes auf Hydroxylapatitbasis alleine und in Kombination mit homologen thrombozytären Wachstumsfaktoren in der Frühphase der Knochendefektheilung untersucht.Dazu wurde bei 26 männlichen Miniaturschweinen der Rasse Mini-Lewe jeweils ein standardisierter Knochendefekt mit dem DBCS-System (Diamond Bone Cutting System) in der Interkondylarregion des femoropatellaren Gleitlagers angelegt. Es wurden drei Gruppen gebildet. In der Gruppe I/PRP-, bestehend aus 11 Tieren, erfolgte die Defektauffüllung jeweils mit dem Knochenersatzstoff Ostimâ. Die Defekte der Gruppe II/PRP+ (n=11) wurden mit einer Kombination aus Ostimâ und PRP befüllt, während die dritte Gruppe (n=4) als Kontrollgruppe diente, und die Defekte nicht befüllt wurden. Die Explantation der operierten distalen Femura wurde am 20. Tag post implantationem durchgeführt.Der Entnahme von jeweils 250 ml Vollblut von 6 zufällig ausgewählten Tieren folgte mittels fraktionierter Zentrifugation die Gewinnung von Plasma, aus dem das im vorliegenden Versuch verwendete homologe PRP hergestellt wurde. Zu den mittels ELISA nachgewiesenen Wachstumsfaktoren zählten TGF ß-1, bFGF und PDGF-BB.Die nach der Explantation aufbereiteten Gewebe-Implantat-Proben fanden Eingang in histologische, immunhistochemische und transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen.Hinsichtlich der Art und der Morphologie der in den Defektregionen lokalisierten Zellen konnten in den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ lichtmikroskopisch als auch transmissionselektronenmikroskopisch keine Unterschiede festgestellt werden. Innerhalb der Gruppe III/Leerdefekte konnten im Gegensatz zu den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ weder Makrophagen noch mehrkernige Riesenzellen beobachtet werden. Der gewählte Untersuchungszeitpunkt 20 Tage post implantationem spiegelt in allen drei Gruppen die Phase der Reparatur wider.Die vergleichende lichtmikroskopische Untersuchung der Gruppen I/PRP- und II/PRP+ dokumentierte hinsichtlich der Knochenneubildung einen deutlich höheren Anteil und Verzweigungsgrad an neugebildeten Knochenbälkchen in der Tiergruppe ohne einen Zusatz von homologem PRP (Gruppe I/PRP-). Bestätigt wird das Ergebnis der lichtmikroskopischen Untersuchung durch die computergestützte quantitative Auswertung immunhistochemisch mittels Kollagen I detektierten Geflechtknochen-Areale.Als mögliche Ursache für die verzögerte Knochenneubildung in der Gruppe II/PRP+ muss der homologe Ursprung des verwendeten PRPs in Betracht gezogen werden. Eine durch das PRP forcierte Entzündungsreaktion innerhalb der Defektbereiche scheint sich negativ auf den Verlauf der Knochendefektheilung auszuwirken. Die innerhalb der Defekte der Gruppe II/PRP+ vermehrt lokalisierten Makrophagen untermauern das verstärkte Ausmaß der Entzündungsreaktion innerhalb dieser Gruppe. Das Vorliegen eines Circulus vitiosus im Sinne einer weiteren sich anschließenden Makrophagenrekrutierung und Zytokinausschüttung liegt nahe.Innerhalb des untersuchten Granulationsgewebes im Bereich der Defektregionen der drei Gruppen konnten Myofibroblasten nachgewiesen werden, die bisher im Zuge der Wundheilung beschrieben wurden. Als ein entscheidendes Charakteristikum dieses fibroblastenähnlichen Zelltypes gelten auf ultrastruktureller Ebene von intra- nach extrazellulär ausgerichtete Filamentstrukturen, die als Fibronexus bezeichnet werden. Ein weiteres Merkmal der Myofibroblasten stellen die parallel zur Längsachse angeordneten Aktin-Filamente dar.Die immunhistochemische Untersuchung mittels Anti smooth-muscle actin-Antikörpern zeigte in den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ keinen Unterschied im räumlichen Verteilungsmuster der detektierten Myofibroblasten, die sich in der Defektperipherie konzentrierten. In Gruppe III/Leerdefekte wurde im Unterschied zu den Gruppen I/PRP- und II/PRP+ eine homogene Verteilung der Myofibroblasten innerhalb des Granulations-gewebes verzeichnet.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
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Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler