Die Volkskrankheit Osteoporose ist ein globales Gesundheitsproblem. Vermehrte Krankenhausaufenthalte aufgrund osteoporotischer Frakturen und dadurch zunehmende Kosten begründen den relevanten Forschungsbedarf an der Osteoporose. Das Ziel der vorliegenden Studien war die Evaluierung seneszenter Grundlagenmodelle (murines Klein-; ovines Großtiermodell) nach multiparametrischer Osteoporoseinduktion für die künftige Erforschung der systemischen Skeletterkrankung.Das Tierkollektiv der 46 adulten femininen Sprague Dawley®-Ratten (Durchschnittsalter von 12 Monaten) unterteilte sich nach mehrmaliger Randomisierung in fünf Subgruppen: (1) Sham-Gruppe, direkt euthanasiert mit 0M (Monaten), (2) Sham-Gruppe 3M (Referenzgruppe), (3) Sham-Diät(D)-Gruppe 3M, (4) Ovariektomierte (OVX) Gruppe 3M und (5) OVXD-Gruppe 3M. Zur Quantifizierung der Knochenmikroarchitektur der kryo-konservierten Femora, Tibiae und Th 9-Wirbelkörper wurden Mikro-CTs (SkyScan 1173, Bruker®, Kontich, Belgium) durchgeführt. Die räumliche Ortsauflösung lag bei 9,96 mikrometer pro Pixelkantenlänge. Die 31 weiblichen Merino-Landschafe (mittleres Lebensalter von 5,5 Jahren) untergliederten sich nach mehrstufiger Randomisierung in vier Gruppen: Kontroll-, OVX-, OVX-Diät- und OVX-Diät-Steroid-Gruppe. Die proximalen Femurproben wurden bei einer Ortsauflösung von 33,07 mikrometer im Mikro-CT kryogescannt. Zudem wurden unter mikroskopischer Sicht einzelne Trabekel aus den in Formaldehyd fixierten LWK 2-Proben präpariert und im NCT (SkyScan 2011, Bruker®, Kontich, Belgium) bei einer isotropen Voxelkantenlänge von 700 hm untersucht. Die digitale Bildverarbeitung der rekonstruierten Rohdatensätze (Rekonstruktionssoftware NRecon®) erfolgte mit Hilfe von den Bildanalyseprogrammen DataViewer® sowie CTAnalyser®. Klassische Parameter wie BV/TV, Tb.N, Tb.Th bzw. Ct.Th, Tb.Sp, SMI sowie für die Knochenmineralisierung BMD bzw. TMD wurden zur Beurteilung der Spongiosa und Kortikalis erhoben. Die zelluläre Analyse der Trabekel basierte auf der Quantifizierung der Graustufenverteilung der Osteozytenlakunen bzw. umliegenden mineralisierten Matrix sowie Durchschnittsvolumen und -anzahl der Osteozyten.Im quantitativen Vergleich der Spongiosaproben des adulten Kleintiermodells zeigte sich sowohl femoral, tibial als auch vertebral eine signifikante Abnahme der BV/TV zwischen der Referenzgruppe und den ovariektomierten Ratten. Korrespondierend verminderte sich die BMD signifikant. Bei den OVX-Gruppen war die Tb.N signifikant reduziert. Zudem zeigten die ovariektomierten Ratten tibial eine signifikante Zunahme und vertebral eine signifikante Abnahme der Tb.Th. In allen Bereichen nahm die Tb.Sp des OVX- bzw. OVX-Diät-Kollektives signifikant zu. Die wechselnde Spongiosamorphologie von konkav planen zu konvex stabförmigen Strukturen spiegelte der signifikante SMI-Wertanstieg wider. Insgesamt fielen diese Ergebnisse in den Th 9- Wirbelkörpern am deutlichsten aus. Vergleichend zur Referenzgruppe war diaphysennah die mittlere Ct.Th von der OVX-Gruppe signifikant und von der OVX-Diät-Gruppe hoch signifikant verschmälert. Trotz multipler Stressoren fanden sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den seneszenten Sham-Gruppen ohne weitere Intervention. Beim adulten Großtiermodell verringerte sich die durchschnittliche BV/TV bei allen Interventionsgruppen von Femurkopf- zu -hals und Trochanter major nicht signifikant. Im Bereich des Femurhalses und Trochanter majors lag ein hoch signifikanter Unterschied der BMD zwischen der K- und OVXDS-Gruppe vor. Vergleichend zur Kontrollgruppe nahm die mittlere Tb.Th der OVXDS-Gruppe im Caput femoris signifikant ab. Ein signifikanter Anstieg des SMIs wurde im Collum femoris zwischen der K- und OVXDS-Gruppe beschrieben. In der Trochanterregion war die Tb.N am geringsten. Femoral lag keine signifikante Abnahme der mittleren Ct.Th zwischen den Interventionsgruppen vor. Hingegen reduzierte sich die TMD signifikant (K- vs. OVXDS-Gruppe). Die NCT-Analyse der Osteozytenlakunen ergab im Submikrometerbereich die geringste durchschnittliche Zellanzahl bei der OVXDS-Gruppe. Hinzu waren die selbigen Osteozyten in der peripheren Zone mit einem Durchschnittsvolumen von 140 mikrometer3 signifikant größer als die Zentralen.Zusammenfassend ermöglichte die Erhebung dreidimensionaler Volumendatensätze mittels des nicht-destruktiven Verfahrens der Mikro-/ Nano-CT die Quantifizierung und Visualisierung der Knochenmorphometrie/ -densitometrie sowie Zelllakunen. Man stellte einen suszeptiblen Knochenumbau durch die Kombination des Goldstandards der OVX mit einer Multidefizienzdiät und/ oder Glukokortikoidapplikation fest. Somit könnte eine metabolisch reproduzierbare Osteoporoseinduktion angenommen werden. Die beschriebenen Tiermodelle könnten für innovative Forschungsvorhaben zur Frakturheilung, auch kombiniert mit Biomaterialien oder Osteosyntheseimplantaten, genutzt werden.
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