Heterotope Ossifikation (HO) bezeichnet die Bildung von Knochen außerhalb des normalen Skeletts und ist bekannt als Komplikation nach spinalen Traumata. Der Pathomechanismus ist jedoch noch immer weitgehend ungeklärt und es fehlt an relevanten Tiermodellen.Ziel dieser Arbeit war es, ein Tiermodell in der Ratte zu etablieren, an dem kausale Faktoren für das Auftreten von heterotopen Ossifikationen nach akutem spinalem Trauma (acute spinal cord injury (ASCI)) identifiziert werden können. Dafür wurde ein Modell des spinalen Traumas, relevant zur Situation des Menschen, mit einem heterotopen Implantationsmodell kombiniert. Zur Unterscheidung lokaler gegenüber systemischen Faktoren des spinalen Traumas sollte die heterotope Ossifikation gleichzeitig kranial und kaudal des Querschnittniveaus intramuskulär induziert und mit Kontrolltieren verglichen werden. Die Literaturübersicht erläutert den Begriff der neurogen bedingten heterotopen Ossifikation (NHO) und stellt die Problematik in der Humanmedizin dar. Im Weiteren werden der Stand der Forschung in Bezug auf Ätiologie und Pathogenese der HO und die verfügbaren Tiermodelle umrissen. Danach folgen eine kurze Ausführung über das spinale Trauma und die Modelle der Forschung sowie ein Überblick über die biochemischen Marker und Wachstumsfaktoren, die in dieser Studie untersucht wurden.Zur Entwicklung eines geeigneten HO-Modells für die Hauptstudie wurden zunächst unterschiedliche HO-Modelle, Implantationsorte, Trägermaterialien und BMP-2-Dosierungen an insgesamt 16 Tieren in Vorstudien getestet. Die Hauptstudie wurde an 10 Sprague-Dawley-Ratten in einem Alter von drei Monaten durchgeführt. Als Implantat wurde ein Kollagenvlies mit 50 µg BMP-2 verwendet. Dieses wurde an der Vordergliedmaße in den M. triceps brachii und an der Hintergliedmaße in den M. semitendinosus operativ bei allen Versuchstieren beidseits eingebracht. Die akute Rückenmarkschädigung wurde in Form einer Rückenmarkkontusion mit dem IH Spinal Cord Impactor (IH-0400) an fünf Tieren durchgeführt. Die Kontrolltiere erhielten eine Sham-Operation in Form einer Laminektomie. Nach vier-wöchiger Implantation wurde der heterotop gebildete Knochen mittels Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) analysiert (Hauptparameter: Knochenvolumen). Des Weiteren wurden die entnommenen Proben histologisch und immunhistologisch (CD68) untersucht. Zusätzlich wurden mittels ELISA die Plasmagehalte von Markern des Knochenstoffwechsels (bone-specific alkaline phosphatase (BALP), crosslaps) und ausgewählten Wachstumsfaktoren (vascular endothelial growth factor (VEGF), transforming growth factor-beta (TGF-ß2)) bestimmt. Die Rückenmarkkontusion führte zu einer moderaten inkompletten Querschnittlähmung mit partieller funktioneller Wiederherstellung nach vier Wochen. Es wurde bei allen Tieren eine HO induziert und in quantitativen Mikro-CT-Analysen ein signifikant vergrößertes Knochenvolumen (3,9-fach) der HO an der Vordergliedmaße von Ratten mit einem spinalen Trauma im Vergleich zur Kontrollgruppe festgestellt. An der Hintergliedmaße konnten jedoch keine signifikanten Unterschiede im Knochenvolumen festgestellt werden. Die restlichen Parameter der Mikro-CT-Analyse und der Histologie unterschieden sich nicht signifikant zwischen den beiden Gruppen, jedoch traten Unterschiede zwischen Vorder- und Hintergliedmaße auf, die auf unterschiedliche Reifegrade der HO hindeuten. Bei der Analyse von Plasmaproben wurden bei den Ratten mit spinalem Trauma erhöhte serologische Werte an Crosslaps und TGF-ß2 im Vergleich zur Kontrollgruppe festgestellt. BALP-Werte unterschieden sich nicht signifikant, die VEGF-Werte waren jedoch in der Kontrollgruppe signifikant höher. Die Ergebnisse deuten auf einen fortgeschritteneren Reifezustand der Knochenneubildungen der paraplegischen Tiere hin.Die Hypothese der verstärkten Knochenneubildung nach akutem spinalem Trauma konnte in dieser Studie teilweise bestätigt werden, jedoch zeigten sich Diskrepanzen verglichen mit der Situation beim Menschen. Weitere Studien sind notwendig, um zu klären, weshalb sich das Phänomen nur auf die vordere Extremität beschränkt und welche Faktoren für die gesteigerte Knochenbildung verantwortlich sind. Erhöhte Plasmawerte von TGF-ß vier Wochen nach dem spinalen Trauma könnten an dem Prozess der HO beteiligt sein.
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