Neutrophile Granulozyten bei der Frakturheilung: Freund oder Feind?
Kovtun A, Baur S, Wiegner R, Huber-Lang MS, Ignatius A
Fragestellung: Die Frakturheilung beginnt mit einer inflammatorischen Phase, die durch die Freisetzung von pro- und anti-inflammatorischen Mediatoren und die Rekrutierung von Immunzellen charakterisiert ist (Claes et al. 2012). Neutrophile Granulozyten gehören zu den ersten Zellen, die nach der Fraktur das Hämatom invadieren und hier „the first line of defence“ repräsentieren. Allerdings wurde die Rolle von Neutrophilen bei der Frakturheilung bisher kaum untersucht. Bisher existieren nur wenige experimentelle Studien im Rattenmodell. Diese Arbeiten postulierten einen negativen Einfluss neutrophiler Granulozyten auf die Knochenbildung, da ihre Depletion zu einer Verbesserung der Frakturheilung führte (Grøgaard et al. 1990, Chung et al. 2006). Eine Limitation dieser Arbeiten war jedoch die Applikation eines unspezifischen Antiserums zu Neutrophilendepletion, das weitere unspezifische Wirkungen haben dürfte. Ziel unserer Arbeit war es daher, die Rolle von Neutrophilen bei der Frakturheilung spezifischer zu analysieren.
Methodik: Wir führten Frakturheilungsstudien in einem Mausmodell mit spezifischer Neutrophilendepletion durch. Die Depletion neutrophiler Granulozyten wurde in C57BL/6J Mäusen (12 Wo alt, männlich) mit Hilfe eines spezifischen anti-Neutrophilen Antikörpers durchgeführt (anti-Ly-6G-Antikörper, Klon 1A8, BioLegend). 24 h nach der Injektion des Antikörpers erhielten die Mäuse eine Osteotomie des rechten Femurs, die mittels Fixateur Externe stabilisiert wurde. Nach einer Heilungszeit von 21 Tagen wurden die Frakturkalli biomechanisch, mikro-computertomographisch (µCT), histomorphometrisch und immunhistologisch untersucht. 24 Stunden nach Fraktur wurde Serum gewonnen und die Konzentration des Anaphylatoxins C5a mittels ELISA untersucht. Statistik: Student T-Test, Signifikanzniveau p<0.05.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Depletion führte zu einer signifikanten Erniedrigung von peripheren (ca. -80% bis Tag 7 nach Osteotomie) und lokalen (-62% 24h nach Osteotomie) Neutrophilen. Anti-Ly-6G-Antikörper-behandelte Tiere zeigten eine signifikant schlechtere Biegesteifigkeit des Femurs 21 Tage nach Osteotomie (-19%). Außerdem zeigte die histomorphometrische Untersuchung eine verringerte Knochenbildung im Frakturkallus von diesen Mäusen (-55%), was auch durch µCT-Daten bestätigt wurde. Die Konzentration von C5a im Serum war nach Antikörper-Behandlung unverändert.
Im Gegensatz zur bisher existierenden Literatur, die eine negativen Wirkung neutrophiler Granulozyten bei der Frakturheilung postulierte (Grøgaard et al. 1990, Chung et al. 2006), zeigen unsere Ergebnisse, dass die Invasion und Aktivierung von Neutrophilen in das Frakturhämatom für die reguläre Frakturheilung wichtig sein dürfte, da ihre spezifische Depletion die Frakturheilung signifikant verschlechterte. Unsere derzeitigen Arbeiten beschäftigen sich mit den zugrunde liegenden molekularen Mechanismen und der Rolle von Neutrophilen bei der durch ein schweres Trauma gestörten Frakturheilung.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocSA33-812
doi: 10.3205/14dkou572, urn:nbn:de:0183-14dkou5721
Published: October 13, 2014
© 2014 Kovtun et al.
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