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Allogene und Xenogene Knochentransplantate - Induktion einer proinflammatorischen Reaktion in vitro?
In der Orthopädie, Mund-Kiefer-Gesichts, Trauma- und Tumorchirurgie werden seit vielen Jahren Knochentransplantationen vorgenommen. Dazu verwendet man autologe, allogene, und xenogene Transplantate sowie synthetisch hergestellte Knochenersatzmaterialien. In Knochenbanken werden allogene Transpla...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2009
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | In der Orthopädie, Mund-Kiefer-Gesichts, Trauma- und Tumorchirurgie werden
seit vielen Jahren Knochentransplantationen vorgenommen. Dazu verwendet
man autologe, allogene, und xenogene Transplantate sowie synthetisch
hergestellte Knochenersatzmaterialien. In Knochenbanken werden allogene
Transplantate aufbewahrt. Damit Übertragungen von Infektionen vermieden
werden, gibt es zahlreiche Sterilisationsarten. Dazu zählen chemische,
thermische und solche durch Gammastrahlung sowie Kombinationsverfahren.
In der Vergangenheit beobachtete man, dass es nach Knochentransplantationen
zu schlechter Osteointegration, Refraktur und Infektion gekommen
war. Diese Studie vergleicht zwei Sterilisationsverfahren im Hinblick auf die
proinflammatorische Reaktion mit der Frage, ob bovine Knochen eine
Alternative zu allogenen Transplantaten darstellen. Humane Knochen wurden
mit dem Peressigsäure-Ethanol-Verfahren und bovine Knochen mit dem
Tutoplast® - Verfahren sterilisiert. Beide zeigten in vorangegangenen Studien,
dass sie eine gute Osteointegration aufweisen.
In einem Zellkulturversuch mit humanen Knochenmarkszellen wurden die
sterilisierten Knochenplättchen über 12 Wochen beobachtet. Die Knochenmarksstammzellen
sind im Rahmen einer Endoprothetik angefallen. Ein
Mediumwechsel erfolgte alle 48 Stunden.
Zytokine, die Osteoklastenaktivität begünstigen und proinflammatorische
Reaktionen hervorrufen, wurden über den gesamten Versuchszeitraum
bestimmt. Dazu zählten TNF-alpha, IFN-gamma IL-1beta und IL-6.
Zum anderen erfolgte die Messung von pH-Wert, LDH-, Laktat- und APProduktion.
Diese liefern Aussage über Umgebungsbedingung, Zytotoxizität
und Osteoblastenaktivität in der Zellkultur.
Anhand des Zytokinprofils zeigte sich, dass IL-6 vermehrt in der Kultur mit den
PES-sterilisierten Knochen im Vergleich zu den bovinen synthetisiert wurde. Bei
beiden Verfahren fand sich ein kontinuierlicher Anstieg der Konzentration über
Wochen, welche dann auf einem Niveau bestehen blieb.
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TNF-alpha als Marker für inflammatorischen Knochenabbau konnte lediglich
nach 48 Stunden nachgewiesen werden. Dabei unterschieden sich die beiden
Verfahren nicht signifikant voneinander. Die IFN-gamma-Produktion war
ebenfalls im gesamten Versuchszeitraum nur gering nachweisbar. Hierbei gab
es ebenfalls keine signifikanten Unterschiede.
Zu Beginn des Versuchs wurde als weiterer Marker für Osteoklastenaktivität IL-
1beta synthetisiert. Im Verlauf sistierte jedoch die Produktion dieses Zytokins.
Dabei fand sich vor allem bei PES-sterilisiertem Knochen diese Reaktion.
Im Vergleich zur physiologischen Frakturheilung decken sich die Ergebnisse im
Zytokinprofil nur zu Beginn des Versuches.
Die Umgebungsbedingungen für die Knochenmarkszellen wurden im Verlauf
schlechter. Es kam zur zunehmender Laktatproduktion, pH-Wert-Abfall und
vermehrter LDH-Konzentration. Anzunehmen ist, dass dies durch die in vitro
Bedingungen mit einem verminderten Nährstoffangebot entstanden ist. Eine
Zytotoxizität der Transplantate ist nicht wahrscheinlich, da es erst im Verlauf zu
einer erhöhten Produktion gekommen war. Osteoblastenaktivität und die damit
verbundenen AP-Produktion fanden sich nicht. Es zeigten sich
lichtmikroskopisch kollagene Strukturen und ECM, die jedoch auf
Osteoblastenaktivität schließen lassen.
In der licht- und rasterelektronenmikroskopischen Betrachtung der Knochen
fanden sich kollagene Strukturen, ECM sowie unterschiedliche Zellen bei
beiden Sterilisationsverfahren.
Diese Studie zeigt, dass beide Sterilisationsverfahren – PES und Tutobone® -
eine proinflammatorische Reaktion hervorrufen, die jedoch als kontrolliert und
nicht überschießend bezeichnet werden kann.
Zusätzlich kommt es zur Zellproliferation und -differenzierung. Welches
Verfahren nun die bessere Alternative darstellt, lässt sich mit diesen
Ergebnissen jedoch nicht beantworten. Beide weisen ähnliche Ergebnisse auf.
In zukünftigen Studien könnten durch Tierversuche oder retrospektive Studien
an Patienten eventuell genauere Aussagen getroffen werden.
Zusammenfassend stellen xenogene Transplantate eine Alternative zu
humanen dar. |
|---|---|
| Umfang: | 129 Seiten |
| DOI: | 10.17192/z2009.0518 |