by G. H. | Jul 29, 2019 | Chirurgische Orthopädie, Konservative Orthopädie, News
Der Einfluss von Erythropoietin und Knochenmarkkonzentrat auf die Heilung von osteochondralen Defekten
Betsch M, Santak L, Jungbluth P, Hakimi M, Herten M, Wild M
Fragestellung: Arthrose ist eine chronische Erkrankung des muskuloskeletalen Apparates, für die es bis heute keine Heilung gibt. Die verfügbaren Therapieoptionen sind begrenzt auf Schmerzreduktion, Aufrechterhaltung der Gelenkfunktion oder Verminderung von Folgeschäden. Seit längerem sind die nicht-hämatopoietischen Effekte von Erythropoietin (EPO) bekannt, welche in Zusammenhang mit dem zur Zytokin-I-Familie gehörenden EPO-Rezeptor gebracht werden. In Studien konnte der positive Einfluss von EPO auf die Proliferation und Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen gezeigt werden. Ziel unserer Studie war es daher erstmals den Einfluss von EPO, in Kombination mit Knochenmarkkonzentrat (BMAC), auf die Heilung von osteochondralen Defekten im Schweinemodell zu untersuchen.
Methodik: In 14 Göttinger Mini-Pigs wurde ein 6×10 mm großer osteochondraler Defekt (Figure 1) in der medialen Femurkondyle beider Knie gesetzt. Der Defekt wurde mit einem biphasischen Träger, bestehend aus einem Copolymer aus Poly-DL-Lactid- und Co-Glycolid, in Kombination mit einem der folgenden Zusätze behandelt: zellfreier biphasischer Träger ohne Zusatz (Kontrollgruppe), Träger mit EPO, Träger mit BMAC und Träger mit EPO und BMAC. Nach 26 Wochen wurden alle Versuchstiere euthanasiert und die osteochondrale Regeneration mittel Immunhistochemie und eines histologischen Scores ausgewertet. Unterschiede zwischen den Gruppen wurden mit Student T-Tests und der univariaten ANOVA (modifiziert nach der Bonferroni Methode) untersucht.
Ergebnisse: Der Stammzellcharakter der im BMAC enthaltenen mesenchymalen Stammzellen wurde durch den Nachweis von stammzell-assoziierten Oberflächenmarkern (CD44 positiv in 90 ±8.3%, CD14 positiv in 91.2 ±7.6% und CD90 positiv in 89 ±11.3% aller Zellen), sowie durch die Differenzierung in Chondrozyten, Osteoblasten und Adipozyten bestätigt. In den Therapiegruppen zeigte sich mittels immunhistochemischer Färbungen Kollagen Typ II positives chondrogenes Regenerationsgewebe. Durch den Zusatz von EPO und BMAC zum biphasischen Träger konnte eine signifikante Verbesserung (p=0.02) im histologischen Score erreicht werden (17.71 ± 0.95 vs. 12.86 ± 3.24). Der Einsatz von EPO oder Knochenmarkkonzentrat alleine, führte jedoch zu keiner signifikanten Verbesserung des Scores (p=0.635 und p=0.093).
Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass sich durch den Einsatz von EPO und BMAC eine Verbesserung der osteochondralen Defektregeneration im Schweinemodel erreichen lässt. Verantwortlich hierfür scheint der positive Einfluss von EPO und BMAC auf die lokale Mikroumgebung zu sein; wahrscheinlich bedingt durch eine Eingrenzung der Entzündungsreaktion, einer Reduktion der Nekrose, sowie einer Modulation und Rekrutierung von Stammzellen. Der Einsatz von EPO oder BMAC alleine führte nicht zu einer signifikanten Verbesserung der osteochondralen Heilung, was vermuten lässt, dass die Kombination aus einer Zellquelle mit Wachstumsfaktoren notwendig ist um die osteochondrale Heilung zu verbessern.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocSA33-974
doi: 10.3205/14dkou574, urn:nbn:de:0183-14dkou5745
Published: October 13, 2014
© 2014 Betsch et al.
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by G. H. | Jul 29, 2019 | Chirurgische Orthopädie, Konservative Orthopädie, News
Einführung eines kombinierten Traumamodells am peripheren Muskel und Nerv
Stratos I, Karle O, Mittlmeier T, Vollmar B
Fragestellung: Verletzungen der unteren Extremität, welche vorwiegend nach Frakturen oder Kompartmentsyndromen auftreten, sind mit sekundären Muskel- oder Nervenläsionen vergesellschaftet. Ziel unserer Studie war es die Veränderungen am Muskel und Nerv zu beschreiben, welche nach kombinierten Trauma auftreten.
Methodik: Für dieses Vorhaben verwendeten wir 24 Ratten und induzierten einen chronischen Nervenschaden mittels einer losen Ligatur am linken Nervus ischiadicus („chronic constiction injury“; CCI) oder ein sham-CCI (sCCI). Am 4. Tag unterzogen sich alle Tiere einer geschlossenen Kontusion des linken Unterschenkels („closed soft tissue injury“; CSTI) oder einer sham-CSTI (sCSTI). Nachfolgende Untersuchungen wurden am 8. Tag für alle 4 Gruppen durchgeführt (CCI/CSTI; sCCI/CSTI; CCI/sCSTI; sCCI/sCSTI; n=6 Tiere pro Gruppe). Das Schmerzempfinden wurde durch Analyse der thermalen und taktilen Allodynie quantifiziert. Die Analyse der Nervenleitgeschwindigkeit sowie der Neuronendichte (HE Analyse) des Nervus ischiadicus diente zur Evaluation des posttraumatischen Nervenschadens. Zur Erfassung der funktionellen Regeneration des Muskels erfolgte die Kraftmessung des Musculus soleus durch Provokation von Kurzkontraktion und Tetanie sowie die Analyse von Proliferation (BrdU Immunohistochemie) und Apoptose (TUNEL Histologie) im Muskel. Angegeben sind MW±SEM, ANOVA * p<0,05 vs sCCI/sCSTI, # p<0,05 vs sCCI/CSTI, + p<0,05 vs CCI/sCSTI.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die planimetrische Analyse des Nervus ischiadicus zeigte einen signifikanten Unterschied bei der Neuronendichte zwischen CCI und sCCI Gruppe, wobei sich diese nicht durch CSTI beeinflusste (Neuronen in % pro GF: CCI/CSTI: 78±6*; CCI/sCSTI: 74±7*#; sCCI/CSTI: 89±3; sCCI/sCSTI: 91±1). Die quantitative Analyse der thermalen und taktilen Allodynie ergab signifikante Unterschiede zwischen den CCI und den sCCI Gruppen, wobei lediglich CSTI keine Allodynie-Symptomatik induzieren konnte. Die Nervenleitgeschwindigkeit konnte bei der CCI/CSTI und der CCI/sCSTI nicht abgeleitet werden, während sCCI/CSTI und sCCI/sCSTI Tiere eine normale Latenzzeit von 0,33±0,04 und 0,28±0,04 ms aufweisen. Die Erfassung der Muskelkraft zeigte eine signifikante Reduktion sowohl der Kurzkontraktion als auch der Tetanie nach CCI. CSTI Induktion nach sCCI führte zu einer signifikanten Reduktion der Tetanie und einem moderaten Nachlass der Kurzkontraktion im Vergleich zu der sCCI/sCSTI Gruppe (Kurzkontraktion (N): CCI/CSTI: 0,04±0,01*#; CCI/sCSTI: 0,12±0,07*#; sCCI/CSTI: 0,34±0,06; sCCI/sCSTI: 0,39±0,03 und Tetanie (N): CCI/CSTI: 0,07±0,02*#; CCI/sCSTI: 0,08±0,02*#; sCCI/CSTI: 0,67±0,05*; sCCI/sCSTI: 0,83±0,05). Ähnliche Ergebnisse wurden für die Apoptose beobachtet (TUNEL positive Zellen (n/mm2): CCI/CSTI: 6,94±1,17*#+; CCI/sCSTI: 9,48±0,70*#; sCCI/CSTI: 2,69±0,33*; sCCI/sCSTI: 1,41±0,30). Analyse der Proliferation zeigte keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Zusammenfassend kann vorliegende Studie als Modell zur Untersuchung von kombinierten Nerven- und Muskelschäden dienen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocSA33-953
doi: 10.3205/14dkou570, urn:nbn:de:0183-14dkou5701
Published: October 13, 2014
© 2014 Stratos et al.
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by G. H. | Jul 22, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Lungenprotektiver Effekt einer Isofluran-Anästhesie im porcinen Polytraumamodell
Witte I, Weuster M, Mohr J, van Griensven M, Ruchholtz S, Mommsen P, Hildebrand F, Flohé S
Fragestellung: Gravierende Traumata sind häufig mit einer Lungenfunktionsstörung assoziiert. Im vorgestellten Experiment wurde die Auswirkung einer volatilen Isofluran-Narkose in einem Polytrauma-Modell mit Lungenkontusion und konsekutivem ALI/ARDS hinsichtlich eines möglichen Lungenprotektiven Effekts untersucht.
Methodik: Es handelt sich um eine experimentelle prospektive Studie an Landschweinen (26-36kg). Es wurden vier Gruppen untersucht (n=5/Gruppe). Die Kontrollgruppe (Gruppe 1) wurde mit Anlage aller Katheter zur invasiven Überwachung (zentralvenösem Katheter, arteriellem Katheter, pulmonalarteriellem Katheter) versorgt. Die Narkose erfolgte mit Midazolam und Sufentanyl. Die 2. Gruppe unterschied sich zur ersten nur durch einen Wechsel der Narkose auf 1,5 vol. % 2,5 h nach Beginn bis zum Ende des Experimentes. Das Isofluran wurde über inhalativ über ein Narkosegerät appliziert. In der 3. Gruppe (Trauma) wurde ein Mehrfachtrauma mit einer Lungenkontusion durch ein Bolzenschussgerät, einer Leberlazeration durch eine kontrollierte penetrierende Leberverletzung und mittels eines hämorrhagischen Schocks (30mmHg für 90min max. 45% Blutverlust) induziert. Die 4. Gruppe (Trauma/Isofluran) erhielt eine Stunde nach dem Trauma entsprechend Gruppe 3 eine Narkose mit Isofluran inhalativ. Erfasst wurden Lungenfunktions- und Kreislaufparameter über einen Beobachtungszeitraum von 15,5 h. Die statistische Auswertung erfolgte mit Graphpad 6 und SPSS 20. Das Signifikanzniveau p<0,05 wurde mit einfaktorieller Anova ermittelt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Das beschriebene Trauma führte zu einer signifikanten Verschlechterung des Gasaustausches direkt nach dem Trauma und der sich im Verlauf in Gruppe 3 bis zum akuten Lungenschaden ausbildet. Im Bezug auf den Vergleich zwischen der Trauma/Gruppe und der Trauma/Isofluran-Gruppe (Gruppe 3 und 4) zeigte sich ein deutlicher Vorteil zugunsten der Isoflurangrupppe bezüglich der Lungenfunktion. Die Compliance war statistisch signifikant besser in der Trauma/Isoflurane-Gruppe zu Zeitpunkt 11,5 h, 13,5 h und 15,5 h. Mit Isofluran konnte ferner ein besserer Gasaustausch mittels Horowitzquotient bei den Zeitpunkten 11,5 h, 13,5 h und 15,5 h nach Trauma jeweils bei p<0,05 gezeigt werden. Der Gasaustausch in der Trauma/Isoflurane-Gruppe entsprach denen der nicht traumatisierten Kontrollgruppen (1+2), während in der Trauma Gruppe 3 sich die Werte eines akuten Lungenschadens/Lungenversagens zeigten. Allerdings stieg der Katecholaminbedarf zur Aufrechterhaltung eines mittleren arteriellen Druckes von 60mmHg ab dem Zeitpunkt des Isofluraneinsatzes signifikant (p<0,05) an.
Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse und Marktsituation (Anaconda) besteht Diskussionsbedaf, ob der Einsatz einer wenig invasiven Isoflurannarkose beim ALI/ARDS oder prophylaktisch beim schweren Thoraxtrauma durchgeführt werden sollte, bevor invasive Maßnahmen wie eine extrakorporale Membranoxygenierung erwogen werden.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-705
doi: 10.3205/14dkou569, urn:nbn:de:0183-14dkou5696
Published: October 13, 2014
© 2014 Witte et al.
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by G. H. | Jul 22, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Traumaschwere als Einflussgröße: Ergebnisse eines porcinen Polytraumamodells
Horst K, Pfeifer R, Debus F, Ruchholtz S, Hildebrand F, Pape HC, Eschbach D
Fragestellung: Die Entwicklung eines Polytrauma-Langzeitmodells am Großtier, das die Situation des polytraumatisierten Patienten realistisch widerspiegelt, ist von hoher klinischer Relevanz. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist der Vergleich verschiedener Schweregrade der Hämorrhagie im porcinen Polytraumamodell.
Methodik: Das Kombinationstrauma bestand aus Lungenkontusion, Leberstichverletzung, Tibiafraktur und hämorrhagischem Schock. In Gruppe I (n=15) erfolgte eine Hämorrhagie von 45% des Blutvolumens. Die Schockdauer wurde über 90 Minuten aufrechterhalten. In Gruppe II (n=10) erfolgte die Hämorrhagie von 50% des Blutvolumens bei einer Schockdauer von 120 Minuten. Die SHAM-Gruppe umfasste 5 Tiere. Nach Abschluss der Schockphase erfolgte eine standardisierte Volumensubsitution mit kristalloider Lösung. Die Beobachtungsphase mit mechanischer Beatmung unter intensivmedizinischer Überwachung umfasste 48,5h. Anschließend wurden die Tiere zur Probengewinnung euthanasiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Ergebnisse: Beide Trauma-Gruppen wiesen im Vergleich zur Sham-Gruppe signifikante Anzeichen des hämorrhagischen Schocks auf (HF, RRsys , Hb, Laktat, BE). Die untersuchten Schwergrade des hämorrhagischen Schocks führten allerdings nicht zu signifikanten Veränderungen der getesteten Laborparameter (Tansaminasen, Leukozyten, Thrombozyten, LDH, Kreatinin, Kreatinkinase, Myoglobin, Hb, Hämatokrit) wie auch den Werten der BGA (BE, Laktat, pH, HCO3, sO2, pO2, pCO2). Die Häufigkeit der kardiopulmonalen Reanimation nahm zu (Gruppe II 40% vs. Gruppe I 31,3%), die Mortalität unterschied sich nicht.
Zusammenfassung: Erstmals wurde ein klinisch relevantes Langzeitmodell von 48,5 Stunden aus Leber-, Lungen- und Extremitätenverletzung sowie einer Hämorrhagie am Großtiermodell etabliert und hinsichtlich verschiedener Hämorrhagie-Schweren analysiert. Die gewählten Schweregrade spiegeln die klinische Situation wieder. Aufgrund der steigenden Reanimationshäufigkeit bei verschärfter Hämorrhagie erscheint eine weitere Modellintensivierung (Hämorrhagie >50%) jedoch nicht sinnvoll. Analysen zu spezifischen Organveränderungen und der inflammatorischen Antwort dauern an.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-691
doi: 10.3205/14dkou568, urn:nbn:de:0183-14dkou5683
Published: October 13, 2014
© 2014 Horst et al.
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by G. H. | Jul 22, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Einfluss eines Polytraumas auf die Anzahl im Blut zirkulierender multipotenter mesenchymaler Stromazellen
Fiedler J, Hengartner NE, Huber-Lang MS, Brenner R
Fragestellung: Multipotente mesenchymale Stromazellen (MSC) können aus verschiedenen adulten Geweben wie Knochenmark, Fettgewebe, Nabelschnur oder Knorpel isoliert und unter Differenzierungsbedingungen in unterschiedliche Zelltypen differenziert werden. Verschiedenen Studien zeigen, dass auch im Blut Zellen mit Stammzell-Charakter zirkulieren. Des Weiteren ist bekannt, dass systemisch applizierte MSC in Gewebe einwandern um dieses aktiv zu regenerieren oder durch ihre immunmodulatorische Funktion Entzündungen positiv beeinflussen. In dieser Studie wurde die Frage untersucht, ob ein Polytrauma die Anzahl im Blut zirkulierender, MSC ähnlicher Zellen beeinflusst und ob die Rekonvaleszenz nach einem Polytrauma neben den bekannten biochemischen Parametern auch mit der Menge zirkulierender, Stammzell-ähnlicher Zellen korreliert.
Methodik: Die Studie wurde mit Genehmigung der lokalen Ethikkommission durchgeführt. EDTA Blut von Patienten nach einem Polytrauma (N=8) mit einem Injury Severity Score (ISS)>16 wurde 0, 4, 12, 24, 48, 120 und 240 h nach Einlieferung asserviert. Mit Hilfe verschiedener Kombinationen von Fluoreszenz-gekoppelten Antikörpern wurden MSC Marker positive Zellen nachgewiesen. Als positive Marker wurden Kombinationen von CD90, CD105, CD29, MSCA1, CD166, CD73 und Stro1 benutzt, sowie CD45 als Negativmarker verwendet. Nach einer Erythrozytenlyse wurde mit Hilfe der Durchflusszytometrie der Anteil an CD45 negativen und MSC-Marker positiven Zellen bestimmt. Die Daten wurden durch eine Varianzanalyse (ANOVA) statistisch ausgewertet.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es zeigte sich ein deutlicher Anstieg zirkulierender, MSC ähnlicher Zellen in den Blutproben zwischen 12h und 120 h nach einem Polytrauma. So war eine erhöhte Anzahl an CD105/CD166/Stro1, CD105/CD73/MSCA1, CD29/CD166/MSCA1 sowie CD90/CD73/Stro1 positiver Zellen messbar. Daraus kann gefolgert werden, dass die Anzahl der im Blut zirkulierenden MSC nach einem Polytrauma ansteigt. Da die Oberflächenmarker-Kombinationen mit denen bekannter Marker für MSC, die aus dem Knochenmark isoliert werden, übereinstimmen, wäre eine Beteiligung dieser Zellen an immunmodulatorischen oder regenerativen Prozessen naheliegend. Ob eine erhöhte Menge an zirkulierenden MSC nach einem Polytrauma mit einer verminderten systemischen Entzündungsreaktion oder verbesserter Geweberegeneration einhergeht, muss durch Erhöhung der Fallzahl und weitere biochemische Analysen statistisch abgesichert werden. Eine derartige Korrelation könnte bei der Therapie durch Transfusion von MSC bei Polytraumapatienten hilfreich sein.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-1155
doi: 10.3205/14dkou567, urn:nbn:de:0183-14dkou5676
Published: October 13, 2014
© 2014 Fiedler et al.
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