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AG Osteoporotische Frakturheilung

Projekt

Knochendefektheilung am osteoporotischen Frakturmodell der Ratte

Zielsetzung

Untersuchung des Einflusses der lokalen Applikation von osteoanabolen Substanzen auf die Knochendefektheilung

Verantwortliche Projektgruppe

Dr. René Aigner, Prof. Dr. Steffen Ruchholtz

Doktoranden

Elisabeth Vackiner, Philipp Erber, Justus Haferkemper, Mirko Schur

Technische Assistentin

Katharina Eisoldt

Fragestellung

Osteoporotische Frakturen stellen hohe Anforderungen an die Wiederherstellung mit dem Ziel einer möglichst zeitnah uneingeschränkten Mobilisation. Voraussetzung hierfür ist neben einer stabilen Versorgung ein stabiles Knochengerüst. Der Einsatz von geeigneten Medikamenten die den Knochenabbau verhindern bzw. den Kncohenaufbau unterstützen sollen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Neben dem Einsatz von Antiresorptiva lässt sich auch über eine Beeinflussung des RANK/RANKL/Osteoprotegerin-Signalweges eine Steuerung des Knochenstoffwechsels erzielen. In der vorliegenden Arbeit soll die Wirkung von Osteoprotegerin (OPG) unter Lokalapplikation in resorbierbaren Medikamententrägern am gesunden versus osteoporotischen Knochen in vivo untersucht werden.

Methodik - Knochendefektmodell an der Ratte

Untersucht werden weibliche Wistar-Ratten. Zur Induktion einer Osteoporose werden die Ratten zuvor ovarektomiert. Mittels Osteotomie wird ein definierter Knochendefekt erzeugt, der durch einen Fixateur externe stabilisiert wird. In den Defekt werden pharmakologische Substanzen (z. B. OPG) über eine kommerziell erhältliche Trägermatrix (z.B. Spongostan) eingebracht.

Die Auswertung erfolgt hauptsächlich über eine (immun)histologische und PCR-Analyse. Zudem erfolgt eine µCT-Auswertung und ein 3-Punkt-Biegetest. Die Knochendichte wird mittels pQCT präoperativ und post mortem untersucht.

Methoden

Etabliertes Knochendefektmodell in der Ratte, pQCT, µCT, DXA-Messung, Histologie, ELISA, PCR, Biomechanische Belastung.

Vorversuche (bis 2011; abgeschlossen)

Histologische Auswertungen unterstützen die Hypothese der verbesserten Frakturheilung unter Freisetzung von OPG aus der Gelatinmatrix. Im Bereich des Kallus zeigten sich in der OPG-Gruppe vermehrt Zellen und eine ausgedehnte Kollagenmatrix.

Auch in der µCT-Untersuchung lässt sich eine deutlich vermehrte Zunahme der Kallusbildung in der OPG-Gruppe aufzeigen.

Der 3-Punkt-Biegeversuch nach vier Wochen zeigte aufgrund der noch nicht ausreichenden Festigkeit des Knochendefektes keine signifikanten Unterschiede zwischen den jeweiligen Gruppen.

Aktueller Stand

  • Tierexperimentelle Phase mit 160 Ratten abgeschlossen (2013)
  • Biomechanische und histologische Auswertung (2014)

Kooperierende Abteilungen

  • Zentrum für Innere Medizin, Endokrinologie, UKGM Marburg (Leiter: Prof. Dr. Kann)
  • Zentrum für Gyn. Endokrinologie, Reproduktionsmedizin und Osteologie, UKGM Marburg (Leiter: Prof. Dr. Hadji)
  • Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Universität Ulm (Leiterin: Frau Prof. Dr. Ignatius)

Drittmittel

Kempkes-Stiftung