Inflammation und Angiogenese in der frühen Phase der Frakturheilung bei spinalem Trauma

Abstract

In der vorliegenden Studie wurde die Knochenheilung nach Rückenmarkstrauma im Rattenmodell untersucht, um Ursachen für die in der Humanmedizin beobachteten Effekte einer gesteigerten Kallusbildung nach neurologischer Schädigung aufzudecken. Hierfür wurde in insgesamt 33 weiblichen Sprague Dawley Ratten ein femoraler Knochendefekt standardisierter Größe angelegt, der mit Hilfe einer Plattenosteosynthese stabilisiert wurde. Je nach Gruppenzugehörigkeit wurde bei der Hälfte der Tiere zusätzlich eine Rückenmarkskontusion im midthorakalen Bereich durchgeführt, welche zu einer vollständigen Paraplegie führte. Die Knochendefektheilung wurde 3, 7 und 14 Tage nach den operativen Eingriffen hinsichtlich angiogenese- und inflammationsrelevanter Faktoren untersucht. Im Zuge der Euthanasie wurden die operierten Hinterextremitäten mit einem Röntgenkontrastmittel perfundiert und neugebildete Gefäße mit Hilfe eines Mikro-CTs ausgewertet. Zusätzlich wurden axiale, histologische Schnitte aus der Femurmitte angefertigt und mit einer HE-Färbung Gefäßanzahl und Knochen- bzw. Knorpelbildung im Defektspalt ermittelt. Anhand einer immunhistochemischen Färbung zum Nachweis CD68-positiver Zellen konnte der Verlauf der Makrophageneinwanderung beurteilt werden. Plasmaproben wurden auf Konzentrationen von VEGF und BALP untersucht. In dieser Studie wurde aufgezeigt, dass eine erhöhte Knochenbildungsneigung in Tieren mit gleichzeitiger Knochen- und ZNS-Läsion besteht. Die zugrundeliegende Ursache konnten jedoch mit den verwendeten Methoden nicht abschließend aufgedeckt werden. Die Angiogenese scheint bei dem Vorgang unbeeinträchtigt zu sein. Ergebnisse der Gefäßauswertung mit Hilfe des Mikro-CTs zeigten keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Zwar müssen die Methode der Perfusion und entsprechend die Aussagekraft der Mikro-CT-Ergebnisse aufgrund verschiedener Auffälligkeiten hinterfragt werden, jedoch deckten auch die histologischen Untersuchungen und die VEGF-Bestimmung keine Unterschiede zwischen den Gruppen auf. Ebenso lässt der Makrophagenanteil im Granulationsgewebe des Defektspaltes keinen sicheren Rückschluss auf eine ursächliche Beteiligung inflammationsrelevanter Mechanismen zu. Zwar gab es einen signifikanten Anstieg von Makrophagen in der Paraplegie-Gruppe zwischen den beiden letzten Untersuchungszeitpunkten, jedoch ergaben sich keine Signifikanzen im Gruppenvergleich. Um den genauen Pathomechanismus der gesteigerten Knochenbildung aufzuklären, sind demnach weitere Untersuchungen nötig.