Midkine-Defizienz verzögert die Chondrogenese während der frühen Phase der Frakturheilung
Haffner-Luntzer M, Heilmann A, Rapp A, Schinke T, Amling M, Ignatius A, Liedert A
Fragestellung: Ein potenziell wichtiger Wachstumsfaktor in der Frakturheilung ist Midkine (Mdk). Das Molekül wird in der frühen Phase der Frakturheilung in MSCs und Chondrozyten exprimiert (Ohta et al., 1999). Interessanterweise weisen Mdk-defiziente (Mdk-/-) Mäuse einen veränderten Knochen-Phänotyp auf, der sich durch eine erhöhte trabekuläre Knochenbildungsrate auszeichnet. Außerdem verringert Mdk-Defizienz eine Ovarektomie induzierte Osteoporose in Mäusen (Neunaber et al., 2010). Zusätzlich konnte in vivo ein negativer Einfluss von Mdk auf die mechanisch induzierte Knochenbildung und in vitro ein Einfluss von Mdk auf den Wnt-Signalweg in Osteoblasten nachgewiesen werden (Liedert et al., 2011). Aufgrund dieser Ergebnisse liegt die Vermutung nahe, dass Mdk eine wichtige Rolle in der Frakturheilung spielt. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, die Frakturheilung in Mdk-/- Mäusen zu untersuchen.
Methodik: 18 weibliche Mdk-/- und 20 Wildtyp-Mäuse (C57BL/6) wurden für die Studie untersucht. Bei den Mäusen wurde eine standardisierte Femur-Osteotomie durchgeführt, die mittels eines externen Fixateurs stabilisiert wurde. Der Verlauf der Frakturheilung wurde 21 und 28 Tage post-op mittels Dreipunkt-Biegung, µCT und unentkalkter Histologie untersucht. 10 Tage post-op wurden histomorphometrische Daten anhand entkalkter histologischer Schnitte gewonnen. Die Ergebnisse wurden mittels Mann-Whitney-U Test hinsichtlich ihrer Signifikanz analysiert (p<0,05; n=6-7).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die histomorphometrische Auswertung der Frakturkalli ergab einen signifikant verringerten Knorpelanteil im Gesamtkallus Mdk-defizienter Mäuse 10 Tage post-op, 21 Tage post-op war der Knorpelanteil in diesen Tieren signifikant erhöht. Die frakturierten Femora der Mdk-/- Tiere wiesen 21 Tage post-op eine signifikant erniedrigte Biegesteifigkeit auf. Die µCT-Analyse ergab keine Unterschiede hinsichtlich der Knochenmineraldichte (BMD). Das Flächenträgheitsmoment (Ix) hingegen war in den Mdk-/- Tieren signifikant verringert. 28 Tage post-op ergab sich weder in der Biegesteifigkeit, noch in BMD und Ix ein Unterschied zwischen den Tiergruppen.
Mdk-defiziente Mäuse weisen eine verzögerte Chondrogenese im Verlauf der Frakturheilung auf. Da bereits nachgewiesen werden konnte, dass eine Mdk-überexprimierende chondrogene Zelllinie eine verstärkte Chondrogenese zeigt (Ohta et al., 1999), liegt die Vermutung nahe, dass Mdk eine wichtige Rolle bei der enchondralen Ossifikation während der frühen Phase der Frakturheilung spielt. Die verzögerte Chondrogenese in Mdk-/- Tieren könnte auch die Ursache für das verringerte Flächenträgheitsmoment und somit auch für die schlechtere Biegesteifigkeit der Femora 21 Tage post-op sein. 28 Tage post-op war die Frakturheilung in beiden Tiergruppen gleich weit fortgeschritten. Daraus schließen wir, dass die Frakturheilung durch Mdk-Defizienz zu einem frühen Zeitpunkt beeinflusst wird, aber die Mdk-Defizienz nicht zu einer Störung der späten Frakturheilung führt.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocSA33-712
doi: 10.3205/14dkou573, urn:nbn:de:0183-14dkou5731
Published: October 13, 2014
© 2014 Haffner-Luntzer et al.
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