Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-27686
Titel: Einfluss der mechanischen Stabilität auf den Frakturheilungsprozess im adulten und geriatrischen Mausmodell
Verfasser: Heerschop, Koen
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2018
Erscheinungsort: Homburg/Saar
SWD-Schlagwörter: Frakturheilung
Stabilität
Freie Schlagwörter: mechanische Stabilität
Frakturheilungsprozess
DDC-Sachgruppe: 610 Medizin, Gesundheit
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Obwohl viele definierte Frakturmodelle für die Maus existieren, werden die Mechanismen der Knochenheilung in verschiedenen Studien noch ohne Frakturstabilisierung analysiert. Da es wenig Informationen darüber gibt, inwieweit dies den Heilungsprozess beeinflusst, wurde in dieser Arbeit die Frakturheilung bei nicht stabilisierten Femurfrakturen im Vergleich zu stabilisierten Femurfrakturen sowohl bei adulten als auch bei geriatrischen Mäusen untersucht. Bei den adulten Mäusen wurden bei einundzwanzig Tieren die diaphysäre Fraktur des Femurs mit einer intramedullären Schraube stabilisiert, die Mikrobewegungen und somit eine enchondrale Heilung ermöglicht. Bei weiteren zweiundzwanzig Mäusen wurden die Femurfrakturen nicht stabilisiert. In der geriatrischen Gruppe wurde das Femur bei dreiundzwanzig 18 Monate alten Mäusen ebenfalls mit einer intramedullären Schraube stabilisiert. In weiteren dreiundzwanzig 18 Monate alten Mäusen wurden die Femurfrakturen nicht stabilisiert. In beiden Gruppen wurde die Knochenheilung mittels radiologischer, biomechanischer, histomorphometrischer und proteinbiochemischer Analyse untersucht. Bei den adulten Mäusen konnte nachgewiesen werden, dass in der nicht stabilisierten Gruppe die biomechanische Steifigkeit im Vergleich zu der stabilisierten Gruppe signifikant vermindert war. In der Frühphase der Frakturheilung zeigte sich bei den nicht stabilisierten Femurfrakturen ein signifikant geringerer Anteil an Knochengewebe sowie ein höherer Anteil an Knorpelgewebe im Kallus. Während der späten Phase der Frakturheilung zeigte sich sowohl bei den nicht stabilisierten als auch bei den stabilisierten Frakturen ein nahezu hundertprozentiger Anteil an knöchernem Gewebe im Kallus. Während sich bei den stabilisierten Frakturen jedoch ein nahezu abgeschlossenes Remodeling mit lamellärem Knochengewebe zeigte, war in der nicht stabilisierten Gruppe größtenteils noch Geflechtknochen nachweisbar. Dies spricht für einen verzögerten Remodelingprozess in der nicht stabilisierten Gruppe. Interessanterweise zeigten die Western-Blot-Analysen des Kallusgewebes der nicht stabilisierten Gruppe eine signifikant verminderte Expression des vascular endothelial growth factors (VEGF) sowie eine leicht erniedrigte Expression des bone morphogenetic proteins 2 (BMP-2) und Kollagen 10 (Col-10). Bei den geriatrischen Mäusen zeigte sich in der Gruppe der nicht stabilisierten Femurfrakturen sowohl zwei als auch fünf Wochen postoperativ ein im Vergleich zu den stabilisierten Femurfrakturen signifikant größeres Kallusvolumen mit einem signifikant geringeren Anteil an Knochengewebe bei erhöhtem Knorpelanteil im Kallus. Dies ging mit einer signifikant niedrigeren biomechanischen Steifigkeit zum Zeitpunkt der frühen Heilungsphase einher. Während der späten Phase der Frakturheilung wiesen jedoch sowohl die nicht stabilisierten als auch die stabilisierten Frakturen eine verminderte biomechanische Steifigkeit von etwa 40 Prozent auf. Die Western-Blot-Analysen des Kallusgewebes zeigten, dass sich die Expression der angiogenen, osteogenen und chondrogenen Marker in beiden Gruppen nicht signifikant unterschieden. Sowohl bei den adulten als auch bei den geriatrischen Mäusen zeigte sich bei den Tieren ohne Frakturstabilisierung eine Beeinträchtigung der Knochenheilung und ein verzögertes Remodeling. Interessanterweise war dies bei den geriatrischen Mäusen nicht durch eine veränderte Proteinexpression im Kallus verursacht, sondern war eher durch die exzessiven interfragmentären Bewegungen im Frakturspalt bedingt. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass nicht stabilisierte Frakturmodelle heutzutage aufgrund der deutlichen Beeinflussung der Frakturheilung in Tierstudien nicht mehr verwendet werden sollten.
Although a variety of suitable fracture models for mice exists, in many studies bone healing was still analyzed without fracture stabilization. Because there is little information whether the healing of non-stabilized fractures differs from that of stabilized fractures, we herein studied the healing process of non-stabilized compared to stabilized femur fractures in adult and geriatric mice. For the adult study group twenty-one CD-1 mice were stabilized after midshaft fracture of the femur with an intramedullary screw allowing micromovements and endochondral healing. In another twentytwo mice the femur fractures were left unstabilized. For the geriatric study group twenty-three 18-months old CD-1 mice were stabilized after midshaft fracture of the femur with an intramedullary screw. In another twenty-three 18-months old mice the femur fractures were left unstabilized. In both groups bone healing was studied by radiological, biomechanical, histomorphometric and protein expression analyses. In adult mice non-stabilized femur fractures revealed a significantly lower biomechanical stiffness compared to stabilized fractures. During the early phase of fracture healing nonstabilized fractures demonstrated a significantly lower amount of osseous tissue and a higher amount of cartilage tissue. During the late phase of fracture healing both non-stabilized and stabilized fractures showed almost 100 percent osseous callus tissue. However, in stabilized fractures remodeling was almost completed with lamellar bone while non-stabilized fractures still showed large callus with great amounts of woven bone, indicating a delay in bone remodeling. Of interest, Western blot analyses of callus tissue in non-stabilized fractures demonstrated a significantly reduced expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) and a slightly lowered expression of bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) and collagen 10 (Col-10). In geriatric mice after 2 and 5 weeks of healing the callus of non-stabilized fractures compared to stabilized fractures was significantly larger, containing a significantly smaller amount of osseous tissue and a higher amount of cartilaginous tissue. This was associated with a significantly lower biomechanical stiffness during the early phase of healing. However, during the late phase of fracture healing both non-stabilized and stabilized fractures showed a biomechanical stiffness of approximately 40 percent. Of interest, Western blot analyses of callus tissue demonstrated that the expression of proteins related to angiogenesis, bone formation and remodeling did not differ between non-stabilized and stabilized fractures. In adult as well in aged geriatric mice, non-stabilized fractures show delayed healing and remodeling. Of interest, in geriatric mice this is not caused by an altered protein expression in the callus but rather by the excessive interfragmentary movements. In conclusion, nonstabilized fracture models may not be used to analyze the mechanisms of normal bone healing.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-276867
hdl:20.500.11880/27326
http://dx.doi.org/10.22028/D291-27686
Erstgutachter: Histing, Tina
Tag der mündlichen Prüfung: 19-Jun-2018
SciDok-Publikation: 23-Jan-2019
Fakultät: M - Medizinische Fakultät
Fachrichtung: M - Chirurgie
Fakultät / Institution:SciDok - Elektronische Dokumente der UdS

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