by G. H. | Jul 15, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Etablierung und Validierung eines Polytraumamodells der Maus zur in vivo Analyse der posttraumatischen Immunantwort und Interaktion von hämorrhagischen Schock und Frakturheilung
Kleber C, Becker C, Reinhold JM, Malysch T, Tsitsilonis S, Duda GN, Schmidt-Bleek K, Schaser KD
Fragestellung: Extremitätenverletzungen und der hämorrhagische Schock (hS) gehören zu den führenden Verletzungen des Polytraumas. Die posttraumatische Immunantwort wird durch den hS beeinflusst und interagiert mit der Frakturheilung. Der prognostische Effekt des hämorrhagischen Schocks auf die Frakturheilung wird kontrovers diskutiert.
Ein valides Tiermodell der Maus, welches eine Kombination aus Frakturen (Fx) mit einem hS simuliert und eine Immunmodulation erlaubt, fehlen bislang.
Deshalb entwickelten wir nach Genehmigung der Tierexperimente ein neues Polytraumamodell der Maus, welches für die Einzelverletzungen bereits standardisierte Modelle (hS; Fx: Femurosteotomie+ Fixateur ext.; Tibiafraktur+ Nagel) sequentiell kombiniert.
Methodik: 12-14W alte Mäusen (20-22 g) wurden nach 1 Woche Akklimatisierung in Inhalationsnarkose mit i.p. Buprenorphin-Analgesie operiert. Zur intraoperativen Überwachung wurde ein EKG mittels Nadelelektroden angelegt. Initial erfolgte die Induktion des hS: Präparation A. carotis rechts, Anlegen einer Ligatur kranial, Gefäßclip distal, mikrochirurgische Arterotomie, Einführen eines PE Schlauches, Induktion des Schockes durch sequentielle Blutentnahme (mittleren art. Blutdruckes Zielwert 35±5 mmHg), art. BGA, nach 60min Substitution des 1,5fachen Blutverlustes, Ligatur, Entfernung Katheter.
Stand: Erzeugung der Femur-Fx (lat. Längsinzision am li. Oberschenkel, stumpfe Präparation zwischen M. vast. lat. und bizeps fem. bis zur Femurdiaphyse, Anbringen des MouseExFix und Osteotomie mittels Gigli-Sägedraht) und Tibia-Fx (maximale Flexion Knie li., Stichinzision medial des Lig. patellae, antegrade intramed. Nagelung mittels Stahlkanüle), Fx mittels 3-Punkt Biegetechnik. Histologische Untersuchung der Schockorgane (Lunge, Milz; 3 mm Paraffin-Schnitte, HE Färbung, Zählung stab./segmentkernige Granulozyten und Messung der posttraumatischen IL-6 Konzentration mittels ELISA (R&D Systems).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Rahmen des Experiments beobachteten wir eine Mortalität von 20%.
Es konnte in Analogie zur klinischen Situation ein suffizienter hS induziert werden (pH 7,17, BE -13, Laktat 29). Die Schockorgane (Lunge, Milz) zeigte 24h nach Trauma signifikant höhere Granulozyteninfiltration (p 0,02; 0,012). Die IL-6-Kinetik verlief analog zu unseren klinischen Daten mit Maximum zwischen 6-24h nach Trauma. Die Frakturheilung zeigte im Vergleich zu den Einzelmodellen vergleichbare Resultate im Mikro-CT.
Die klinischen relevanten Modelle des hS und der Femur-/Tibia-Fx konnten erstmals am Mausmodell erfolgreich kombiniert werden. Die standardisierte Erzeugung dieser Verletzungen ist aufgrund der Anatomie und Physiologie der Maus mikrochirurgisch schwierig, erlaubt aber erstmals eine in vivo Analyse/Modulation der posttraumatisch Immunantwort und quantitative Analyse der Interaktion und Kinetik von hS und Frakturheilung (Antikörper, Knockout).
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-831
doi: 10.3205/14dkou564, urn:nbn:de:0183-14dkou5647
Published: October 13, 2014
© 2014 Kleber et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Jul 9, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News, Spezifische Orthopädie
Dosisabhängige Effekte des PPAR beta/delta Agonisten auf die systemische Inflammation nach hämorrhagischem Schock
Pfeifer R, Busch D, Andruszkow H, Binnebösel M, Neumann UP, van Griensven M, Hildebrand F, Pape HC
Fragestellung: Vorstudien haben protektive Mechanismen des GW0742 (Agonist des PPAR beta/delta Rezeptors) in einem Sepsismodell demonstriert. In dieser Studie wurde die dosisabhängigen Effekte der GW0742 Therapie auf die systemische Inflammation und die Organschädigung nach einem sterilen Stimulus (hämorrhagischer Schock (HS)) untersucht.
Methodik: Männliche C57/Bl6 Mäuse, 6-10 Wochen alt, mit einem Gewicht von 20-25 g wurden verwendet. Die Versuchstiere wurden einem druckkontrollierten HS (Zieldruck 35 ± 5 mmHg für 90 Minuten) unterzogen. Folgende Gruppen wurden untersucht: Gruppe HS (HS+NaCl), Gruppe Dosis I (Injektion von 0,03 mg/kg/KG des GW0742 nach dem HS); Gruppe Dosis II (Injektion von 0,3 mg/kg/KG des GW0742 nach dem HS). Versuchsende war 6 Stunden nach der HS Induktion. Es folgte die Analyse der Zytokinspiegel durch ELISA: (IL-6,-1b, TNF- alpha, KC, MCP-1, GMCSF) und der Neutrophilen Migration in die Lunge durch MPO ELISA.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Behandlung mit höheren Dosen (Dosis II) führte zu einer höheren systemischen pro-inflammatorischen Antwort. Andererseits reduzierte die low-dose Therapie (Dosis I) die Inflammationsantwort (IL-6: HS 297.7 ± 134 pg/ml; DOSIS I 122.5 ± 26.1 pg/ml: DOSIS II 738.4 ± 87.9 pg/ml; p<0.05). Die MPO Aktivität in der Lunge war vergleichbar in alles Untersuchungsgruppen.
Wir identifizierten einen dosisabhängigen Effekt des PPAR beta/delta Agonisten auf die systemische Inflammation. Dieser Zusammenhand ist in der Literatur soweit noch nicht bekannt. Somit lässt sich mit GW0742 die post-traumatische systemische Inflammation erfolgreich in beide Richtungen beeinflussen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-652
doi: 10.3205/14dkou563, urn:nbn:de:0183-14dkou5631
Published: October 13, 2014
© 2014 Pfeifer et al.
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by G. H. | Jul 9, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News, Spezifische Orthopädie
Identifikation potentieller Biomarker nach Trauma-Hämorrhagie aus murinen Kupffer Zellen
Neunaber C, Schultze C, Pütz C, Krettek C
Fragestellung: Im Rahmen eines Polytraumas entwickeln ca. 1/3 der Patienten posttraumatische Komplikationen. Trotz intensiver Forschung ist es bisher nicht gelungen spezifische Biomarker für die frühzeitige Diagnostik posttraumatischer Komplikationen zu identifizieren und einzusetzen, weshalb weiterhin neue Biomarker gesucht werden. Da Kupffer Zellen nach Trauma durch Sekretion von Zytokinen und anderen Signalmolekülen eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der systemischen Immunantwort spielen, befasst sich diese Studie mit der Identifikation neuer Biomarker die nach Trauma-Hämorrhagie von den Kupffer Zellen exprimiert werden.
Methodik: Drei Mäuse wurden einer Laparotomie und blutdruck-kontrollierten Hämorrhagie (Blutdruck von 35 ±5 mm/Hg über 90 Minuten) unterzogen mit anschließender Reperfusion der 4-fachen Menge des entnommenen Blutes an Ringer-Lösung (TH). Drei weitere Mäuse fungierten als Kontrolltiere. Die Tötung erfolgte nach vier Stunden. Aus der Leber wurden die Kupffer Zellen isoliert, aus denen sofort die RNA gewonnen wurde. Mittels Affymetrix-Genchip-Expressionsanalyse wurde die genomweiten Expression der Kupffer Zellen nach TH mit den Kontrollen verglichen. 13 der am stärksten regulierten Gene wurden ermittelt und erneut mittels Real-Time PCR in Kupffer Zellen von je 10 TH- und 10 Kontroll-Mäusen untersucht.
Ergebnisse: Die Affymetrix-Genchip-Expressionsanalyse zeigte im Vergleich zu den Kontrollen, dass vier Stunden nach TH 307 Gene vermehrt und 218 Gene vermindert in den Kupffer Zellen exprimiert wurden. Aus den am stärksten hochregulierten Genen wurden folgende 13 Gene zur weiteren Untersuchung ausgewählt: chemokine (C-C motif) ligand 5 (Ccl5), chemokine (C-X-C motif) ligand 10 (Cxcl10), interleukin 4 receptor, alpha (Il4ra), colony stimulating factor 2 receptor, beta 2, low-affinity (Csf2rb2), lipocalin 2 (Lcn2), cholesterol 25-hydroxylase (Ch25h), STEAP family member 2, metalloreductase (Steap2), tumor necrosis factor receptor superfamily, member 9 (Tnfrsf9) und die guanylate binding proteine (Gbp) 2 bis 6. Die Real-Time PCR bestätigte eine signifikante Erhöhung der Gene Cxcl10, Il4ra, Csf2rb2, Lcn2 und Gbp5 in den Kupffer Zellen nach TH im Vergleich zu den Kontrolltieren.
Schlussfolgerung: Eine Trauma-Hämorrhagie führt zu einer Erhöhung der Genexpression von Cxcl10, Il4ra, Csf2rb2, Lcn2 und Gbp5 in den Kupffer Zellen von Mäusen. Sollten die Proteine dieser Gene auch im Serum messbar sein, könnten sie als neue potentielle Biomarker nach Trauma in Betracht gezogen werden. Die Untersuchungen auf Proteinebene im Serum von Maus und Mensch dauern momentan noch an.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-253
doi: 10.3205/14dkou562, urn:nbn:de:0183-14dkou5627
Published: October 13, 2014
© 2014 Neunaber et al.
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by G. H. | Jul 9, 2019 | Chirurgische Orthopädie, Konservative Orthopädie, News, Spezifische Orthopädie
Die Apoptoserate von neutrophilen Granulozyten sowie die Konzentrationen von systemischen Apoptosemarkern sind beim alten und jungen Patienten nach Trauma unterschiedlich reguliert
Vester H, Huber-Lang MS, van Griensven M, Seeliger C, Nüssler A, Kida Q, Gebhard F, Perl M
Fragestellung: Die posttraumatische/-operative Komplikationsrate ist beim alten Menschen im Vergleich zum jungen erhöht. Dem liegt eventuell eine veränderte Antwort des Immunsystems beim alten Menschen zu Grunde. Mit fortschreitendem Alter kommt es unter anderem zu signifikanten Veränderungen in der apoptotischen Immunantwort. So ist die Apoptoserate der neutrophilen Granulozyten (PMN), die posttraumatisch regelhaft reduziert ist, im Alter gesteigert. Auch T-Lymphozyten scheinen vermehrt auf apoptotische Stimuli zu reagieren, was mit einer vermehrten Expression des Fas-Rezeptors auf diesen Zellen einhergeht. Ob es bereits früh nach Trauma deutliche Unterschiede in der apoptotischen Immunantwort beim alten Patienten gibt, ist bis dato wenig erforscht. Ziel dieser prospektiven Multicenterstudie war es daher, altersabhängige Unterschiede in der Apoptoserate von PMNs sowie von relevanten apoptoseassozierten Proteinen nach Trauma zu erfassen.
Methodik: Es wurden 4 Gruppen untersucht: gesunde junge Patienten GJ (<50 Jahre), gesunde alte Patienten GA (>70 Jahre), alte Patienten mit hüftgelenksnaher Fraktur FA (>75 Jahre) und junge Patienten mit Bruch der langen Röhrenknochen der unteren Extremitäten FJ (<50 J). Blutabnahmen erfolgten unmittelbar nach Trauma, bei Aufnahme sowie innerhalb 6h postoperativ. Die Konzentration von TRAIL (Tumor Necrosis Factor Related Apoptosis Inducing Ligand) im Serum wurde mit Cytometric Bead Array, Fas-Ligand und TNF-R-I (Tumor Necrosis Factor Receptor I) mit ELISA bestimmt. Die Granulozytenisolation erfolgte durch CD15 positive MicroBeads. Danach wurde eine TUNEL Färbung durchgeführt. Statistik mit One Way ANOVA und Student Newman Keuls Test. P<0,05.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Insgesamt wurden 93 Patienten eingeschlossen.
- GJ: n=26, Alter 29±3 Jahre, m:w=15:11.
- GA: n= 26, Alter 78±6 Jahre, m:w=15:11.
- AF: n=21, Alter 86±7 Jahre; m:w=7:14.
- JF: n=20, Alter 31±9 Jahre, m:w=12:8.
Bei alten Patienten führte weder Trauma noch Operation zu einer Reduktion der Apoptoserate in den PMNs während diese bei jungen Patienten bereits nach Trauma und nach Operation signifikant reduziert war. Die TRAIL Serumspiegel waren in den alten Patienten nach Trauma signifikant reduziert und sanken weiter nach der Operation. Junge Patienten erfuhren keine Serumspiegeländerung durch das Trauma, die Operation führte auch zu einer signifikanten Reduktion. Die Fas-Ligand Konzentration war beim alten Patienten nach Trauma nicht verändert, während bei den jungen Trauma und Operation zu einer signifikanten Reduktion führten.
Als Hinweis für eine verminderte posttraumatische Aktivierung von PMNs, blieb deren Apoptoserate beim alten Patienten unverändert. Die apoptoseinduzierenden Liganden waren beim jungen Patienten nach Trauma signifikant erniedrigt.
Zusammenfassend weisen Apoptosemarker im Serum und die Apoptoserate von PMNs im Blut nach Trauma deutliche altersabhängige Unterschiede auf, die mit einer verminderten posttraumatischen Aktivierung des Immunsystems beim alten Menschen einhergehen könnten.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR22-1213
doi: 10.3205/14dkou561, urn:nbn:de:0183-14dkou5611
Published: October 13, 2014
© 2014 Vester et al.
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by G. H. | Jul 1, 2019 | Fuß, News
3D optischer Vergleich der Relativbewegung im Rückfuß nach tibiotalocalcanearer Arthrodese mittels zweier Nagelsysteme im osteoporotischen Knochenmodell
Evers J, Wähnert D, Schulze M, Lakemeier M, Grüneweller N, Richter M, Raschke MJ, Ochman S
Fragestellung: Die retrograde Marknagelung zur tibiotalocalcanearen Fusion ist zunehmend verbreitet, indes ist die Verankerung im osteoporotischen Knochen von entscheidender Bedeutung. Ziel dieser Studie war der biomechanische Vergleich der Primärstabilität zweier retrograder intramedullärer Nagelsysteme mit unterschiedlichem Verriegelungsmodus und Design im Kadavermodell osteoporotischer Humanpräparate.
Methodik: Es wurden sechs Paar humane Unterschenkelfrischpräparate mit einem mittleren Alter von 85.3 Jahren (Range: 77 bis 95) verwendet. Nach Ausschluss von knöchernen Läsionen und Bestimmung der Knochendichte (Bone Mineral Density) mittels CT, wurden die Unterschenkel von sämtlichem Weichteilgewebe bis auf die Band- und Kapselstrukturen des oberen und unteren Sprunggelenks (OSG und USG) befreit und der Vorfuß im Chopart-Gelenk amputiert. Es wurde ein modifiziertes Test-Setup nach Mückley und Klos verwendet.
Die Präparate wurden paarweise randomisiert entweder mit dem HAN- oder A3-Nagel instrumentiert (A3, Small Bone Innovations, Morrisville, PA, USA; HAN, Synthes, West Chester, PA, USA).
Die biomechanische Testung erfolgte mittels servohydraulischer Prüfmaschine (Instron 8874).
Zunächst wurden quasi-statische Tests in Extension/Flexion, in Varus/Valgus und Torsion durchgeführt. Anschließend erfolgte ein zyklischer Stufentest in Extension/Flexion (125N für 6×220 Zyklen und 250N für 14×220 Zyklen) bis zum Versagen des Konstrukts.
Die Messung der Relativbewegungen und somit der Auslockerung erfolgte mit Hilfe eines optoelektronischen Messsystems (NDI Optotrack). Es wurde die Range of Motion zwischen Calcaneus, Talus und Tibia berechnet. Die statistische Auswertung erfolgte mit Hilfe des Wilcoxon-Rangsummentests, das Signifikanzniveau wurde mit p<0,05 festgelegt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die durchschnittlichen Knochendichte betrug 85.2 mgHA/ccm und zeigte keine Unterschiede zwischen beiden Gruppen (p=0.43).
In der 3D Analyse zeigte der HAN unter Torsionsbelastung sowohl im OSG als auch im USG und in zyklischer Extensions-/Flexionsbelastung im USG eine signifikant geringere ROM im Vergleich zum A3-Nagel (p=0,028).
Hinsichtlich der weiteren Analysen konnten keine weiteren Unterschiede festgestellt werden.
Unsere 3D Analyse zeigt, dass das Nageldesign und der Verriegelungsmodus einen entscheidenden Einfluss auf die Relativbewegung und damit die Primärstabilität nach tibiotalocalcanearer Arthrodese im osteoporotischen Knochen haben.
Die Bewegungen zwischen Tibia und Talus, sowie zwischen Talus und Calcaneus sind bei den unterschiedlichen Belastungsmodi für A3 und HAN vergleichbar. Jedoch zeigen sich Unterschiede im Setting eines osteoporotischen Knochens mit Zunahme in der Torsionsbewegung für OSG und USG und im zyklischen Stufentest im USG. Dies kann für eine verzögerte Durchbauung oder gar die Entwicklung einer subtalaren Pseudarthrose von klinischer Relevanz sein.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR21-642
doi: 10.3205/14dkou560, urn:nbn:de:0183-14dkou5601
Published: October 13, 2014
© 2014 Evers et al.
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by G. H. | Jul 1, 2019 | Hüfte + Endoprothetik, Knie + Endoprothetik, News
Retrograder Tibiamarknagel – Entwicklung und biomechanische Evaluierung eines neuen winkelstabilen Marknagels für distale Tibiafrakturen
Kuhn S, Appelmann P, Pairon P, Mehler D, Rommens PM
Fragestellung: Frakturen der distalen Tibia bedürfen einer stabilen Frakturfixation bei gleichzeitig minimaler Irritation der Weichteile durch Zugangsweg und Implantate.
Unsere Arbeitsgruppe entwickelt einen Retrograden Tibiamarknagel (RTN), dessen Form auf anatomischen CT-Daten basiert. Zur Verriegelung stehen sowohl winkelstabile als auch Standard-Verriegelungsbolzen zur Verfügung.
Im Rahmen der aktuellen experimentellen Erprobungen wurde folgende Fragestellungen untersucht:
Ist die retrograde Tibiamarknagelung mittels RTN der antegraden Tibiamarknagelung (Expert Tibia Nagel®, Fa. Synthes®), beide mit distaler winkelstabilen Verriegelung, in einer distalen Tibiafraktur Typ AO 43-A3 biomechanisch überlegen?
Methodik: Biomechanische Testung
Zur biomechanischen Testung dient der Vergleich des Prototypenimplantats gegenüber der antegraden Marknagelung mit dem Expert Tibia Nagel® mit distaler Dreifachverriegelung. Eine 10 mm weite Defektosteotomie, 40 mm oberhalb der Gelenklinie, dient als Modell einer distalen Tibiafraktur AO 43-A3.
Die biomechanische Testung erfolgt mittels einer pneumatischen universellen Prüfmaschine (SincoTec; Clausthal-Zellerfeld, Germany). Vierzehn Knochen-Implantatkonstrukte werden für die vergleichende biomechanische Studie untersucht. Zunächst erfolgt die nicht-destruktive Testung für niedrige (350 N) und hohe (600 N) extraaxiale Last und bidirektionale Torsion (8 Nm); anschließend wird ein destruktiver Versagenstest bis 900 N durchgeführt. Die Kraft-Verbiegungs- und Kraft-Versagens-Werte bilden die Grundlage der Datenanalyse.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Biomechanische Testung
Die axiale Belastungstestung zeigt eine statistisch nicht signifikante höhere Stabilität für die antegrade Marknagelung während der niedigen (ETN 888 +/- 249 N/mm vs. RTN 609 +/- 149 N/mm) und hohen (ETN 773 +/- 229 N/mm vs. RTN 627 +/- 113 N/mm) extraaxialen Testung. Der RTN wies jedoch bei Rotationsbelastungen eine signifikant höhere Stabilität auf (RTN 1.60 +/- 0.11 Nm/° vs. ETN 0.66 +/- 0.04 Nm/° während der Torsion im Uhrzeigersinn und RTN 1.52 +/- 0.10 Nm/° vs. ETN 0.68 +/- 0.06 Nm/° gegen den Uhrzeigersinn). Beim destruktiven Versagenstest überstanden alle RTN Konstrukte die maximale Last, während 6 der 7 ETN Konstrukte ein Versagen aufwiesen.
Die experimentellen Arbeiten mit den Retrograden Tibiamarknagel demonstrierten die sichere Frakturstabilisation bei hoher biomechanischer Stabilität des neuen Implantatsystems. Im Vergleich zu früher publizierten Daten konnte jedoch durch die winkelstabile Verriegelung keine weitere Stabilitätssteigerung erzielt werden.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR21-473
doi: 10.3205/14dkou559, urn:nbn:de:0183-14dkou5596
Published: October 13, 2014
© 2014 Kuhn et al.
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