Interaktion von Schädel-Hirn-Trauma und Frakturheilung: In vivo Analyse des posttraumatischen Insulin- und Osteocalcinhaushalts im kombinierten Trauma-Mausmodell
Tsitsilonis S, Garbe A, Locher R, Lünnemann T, Graef F, Schmidt-Bleek K, Haas NP, Schaser KD
Fragestellung: Die endokrine Bedeutung des Skelettsystems rückt zunehmend in den Mittelpunkt des Forschungsinteresses, wobei der ossären Regulation des Glucosemetabolismus eine zentrale Rolle zukommt. In diesem Zusammenhang kommt dem regulierenden Einfluss von Insulin und Osteocalcin auf Skelettregeneration und Glucosemetabolismus besondere Bedeutung zu. Studien zur physiologischen Rolle dieser Hormone und deren Interaktion während der Frakturheilung mit und ohne zusätzlichen SHT fehlen bislang. Ziel war es, die quantitative Analyse von Osteocalcin und Insulin in einem kombinierten Trauma-Mausmodell (SHT/Fraktur) durchzuführen.
Methodik: In insgesamt 138 weiblichen Mäusen (C57/Black6N) wurde in jeweils 4 Untergruppen standardisiert I. eine mit Fixateur externe stabilisierte Femurosteotomie (Fx), II. ein Schädel-Hirn-Trauma (SHT) mittels Controlled Cortical Impact Injury oder III. eine Kombination beider Verletzungen (Fx&SHT) gesetzt bzw. wurden die Mäuse IV. einer unbehandelten Kontrollgruppe zugewiesen. Alle Tiere wurden über einen Zeitraum von 4 Wochen wöchentlich gewogen und einer Blutentnahme unterzogen. Nach abschließender Tötung wurden Plasma- und Serumproben gewonnen und mittels spezieller Maus-ELISA-Systeme (ALPCO) für Insulin und Osteocalcin quantitativ analysiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Insulinkonzentration zeigte sich nach Kombinationstrauma im Vergleich zur isolierten Fraktur schon direkt postoperativ signifikant erhöht. Der Unterschied blieb signifikant für die ersten drei Wochen postoperativ. Die Fx&SHT-Gruppe zeigte insgesamt die höchsten Insulinwerte im Vergleich zu allen anderen Gruppen. Die Analyse des Osteocalcins zeigte im Gegenteil die niedrigsten Werte in der Fx&SHT-Gruppe unter allen Gruppen für die ersten zwei Wochen postop, während die SHT Gruppe die höchste Osteocalcin-Konzentration für die ganze Versuchsdauer zeigte. Nach der dritten Woche zeigte sich eine signifikante Zunahme der Osteocalcin-Konzentration in der Fx&SHT-Gruppe.Die Resultate belegen einen spezifischen Einfluss des Verletzungsmusters auf die posttraumatische Insulin- und Osteocalcinexpression. Dabei scheint das gleichzeitige Vorliegen von Fraktur und SHT einen besonders starken Insulinanstieg hervorzurufen, der es dem regenerierenden Knochen ermöglicht verstärkt Glucose aufzunehmen. Die höhere Konzentration des knochenspezifischen Hormons Osteokalzin in der SHT Gruppe im Vergleich zu den Gruppen mit einer Knochenverletzung scheint auf dem ersten Blick ein Paradox zu sein und könnte als Reaktion des peripheren Knochens mit dem Ziel der Erhöhung der Insulinproduktion und -sensitivität betrachtet werden. Die Ergebnisse erlauben nähere Aufschlüsse sowohl über die zentral gesteuerte, hormonelle Regulation der Frakturheilung als auch endokrine Bedeutung des Skelettes für den posstraumatischen Glucosemetabolismus nach SHT und könnten therapeutische Ansatzpunkte zur Modulation der Frakturheilung in polytraumatisierten Patienten mit/ohne SHT eröffnen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR12-756
doi: 10.3205/14dkou471 , urn:nbn:de:0183-14dkou4711
Published: October 13, 2014
© 2014 Tsitsilonis et al.
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