Ganzkörpervibration (LMHFV) führt zu einer Beeinträchtigung der Frakturheilung in alten Mäusen, aber verbessert die Frakturheilung in alten, ovarektomierten Mäusen
Wehrle E, Fischer L, Bindl R, Heilmann A, Wehner T, Jakob F, Amling M, Ignatius A
Fragestellung: Ein möglicher therapeutischer Ansatz zur Verbesserung der gestörten Frakturheilung bei alten und osteoporotischen Individuen stellt die gezielte Applikation mechanischer Stimuli während der Frakturheilungszeit dar, z.B. die sog. low-magnitude high-frequency Vibration (LMHFV; Rubin et al. 2004). LMHFV wirkt im intakten und osteoporotischen Knochen anabol (Slatkovska et al. 2010), wohingegen die wenigen bis jetzt durchgeführten präklinischen Frakturheilungsstudien widersprüchliche Ergebnisse ergaben (Leung et al. 2009; Stuermer et al. 2010). Ziel dieser Studie war es daher, den Einfluss von LMHFV auf die Frakturheilung bei alten und ovarektomierten C57BL/6 Mäusen zu untersuchen.
Methodik: Weibliche C57BL/6NCrl Mäuse (n=56) wurden mit 41 Wochen ovarektomiert (OVX) oder Sham-operiert, bevor sie 8 Wochen später eine Femurosteotomie erhielten, die mit einem Fixateur externe stabilisiert wurde. Ab dem 3. postoperativen Tag erhielten die Tiere eine mechanische Interventionstherapie (20 min/d; 5d/Woche), wozu sie auf Vibrationsplattformen gesetzt wurden (Sham/OVX vibriert: f=45 Hz, a peak-to-peak=0,3 g je n=14). Nach 10 und 21 Tagen wurden die Tiere getötet und die Femora biomechanisch, mikro-computertomographisch und histologisch analysiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: OVX führte zu einer signifikant verschlechterten Frakturheilung mit Abnahme der biomechanischen und strukturellen Kalluseigenschaften im Vergleich zu nicht-ovarektomierten Tieren (Biegesteifigkeit: 46 vs. 901 Nmm2; µCT: BV/TV: 2 vs. 23%; Histomorphometrie: Knochenanteil im Kallus: 7 vs. 44%). Durch die Applikation von LMHFV konnte diese beeinträchtigte Frakturheilung signifikant verbessert werden (Biegesteifigkeit: 689 vs. 47 Nmm2; BV/TV: 36 vs. 9%; Knochenanteil im Kallus: 49 vs. 7%). Demgegenüber führte LMHFV in nicht ovarektomierten Tieren gleichen Alters zu einer signifikant verschlechterten Frakturheilung (Biegesteifigkeit: 174 vs. 901 Nmm2; BV/TV: 16 vs. 47%; Knochenanteil im Kallus: 14 vs. 44%). Die Vibration bewirkte unterschiedliche Effekte auf die Frakturheilung in Abhängigkeit von OVX. Während LMHFV den gestörten Frakturheilungsprozess bei den alten OVX Tieren signifikant verbesserte, führte die Vibration bei gleichaltrigen nicht ovarektomierten Tieren zu einer signifikant verschlechterten Frakturheilung. Dies deutet auf eine mögliche entscheidende Rolle von Östrogen für die Mechanobiologie der Frakturheilung hin. Die vorliegende Studie zeigt ein therapeutisches Potential von LMHFV für die osteoporotische Frakturheilung auf. Aufgrund der beobachteten gegensätzlichen Effekte von LMHFV auf die Frakturheilung in Abhängigkeit von OVX sollten mögliche klinische Anwendungen jedoch kritisch geprüft werden.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR12-724
doi: 10.3205/14dkou475, urn:nbn:de:0183-14dkou4754
Published: October 13, 2014
© 2014 Wehrle et al.
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