Einfluss von Clopidogrel auf die Frakturheilung im murinen Ischämiemodell

Abstract

Clopidogrel wird als Thrombozytenaggregationshemmer zur Sekundärprophylaxe von Myokard- und Hirninfarkten sowie bei der Therapie der peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK) eingesetzt [110]. Die Perfusion beziehungsweise ausreichende Vaskularisierung und Angiogenese sind zugleich auch entscheidende Faktoren für eine erfolgreiche Frakturheilung. Der Einfluss von Clopidogrel auf die Frakturheilung unter physiologischen Bedingungen wird derzeit kontrovers diskutiert. Ob Clopidogrel die Frakturheilung unter ischämischen Bedingungen beeinflusst, wurde bisher nicht untersucht. Ziel dieser Studie war es, erstmals den Einfluss von Clopidogrel auf die Frakturheilung in einem Ischämiemodell in vivo zu analysieren. In 46 CD-1 Mäusen wurde mittels Ligatur der Arteria profunda femoris eine milde Ischämie im Bereich der rechten unteren Extremität induziert [110]. Anschließend wurde das Femur geschlossen frakturiert und eine osteosynthetische Versorgung mittels intramedullärer Kompressionsschraube durchgeführt. Den Tieren wurde täglich 3 mg/kg Körpergewicht Clopidogrel per os appliziert (n=25, Clopidogrel-Gruppe). Die Kontrollgruppe erhielt täglich die äquivalente Menge Natriumchlorid per os (n=21, Kontrollgruppe). Zwei und fünf Wochen postoperativ wurden biomechanische (Biegesteifigkeit [N/mm]), radiologische (Röntgen (Goldberg-Score) und micro- computertomographische (Trabekeleigenschaften, Kallusvolumen [mm3], Knochenvolumen [mm3])), histomorphometrische (Kallusfläche [mm2], Kalluszusammensetzung) sowie proteinbiochemische Untersuchungen durchgeführt. Biomechanisch zeigte sich nach Gabe von Clopidogrel fünf Wochen postoperativ keine signifikante Änderung der Biegesteifigkeit im Vergleich zur Kontrollgruppe [110]. Röntgenologische und computertomographische Parameter wiesen keine signifikanten Unterschiede in der Clopidogrel-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe auf. Histomorphometrisch zeigte der Histoscore signifikant verminderte Werte in Tieren der Clopidogrel-Gruppe. Zudem fand sich histologisch fünf Wochen postoperativ ein signifikant verringerter Knochenanteil und korrespondierend hierzu ein erhöhter Anteil an Bindegewebe nach Clopidogrel-Applikation. In der proteinbiochemischen Analyse konnte eine signifikant verminderte Expression von BMP-4 als osteogener Marker bei vermehrter Expression von angiogenem CD31 nachgewiesen werden. Zusammenfassend zeigen die Daten der vorliegenden Arbeit, dass Clopidogrel die Frakturheilung unter ischämischen Bedingungen am Mausmodell beeinträchtigt und den Remodeling-Prozess verzögert, ohne jedoch die Knochenheilung insgesamt zu verhindern [110]. Dieser Effekt ist am ehesten auf ein zu Gunsten der Angiogenese verschobenes Verhältnis angiogener und osteogener Expressionsmarker im Kallusgewebe zurückzuführen.

Clopidogrel is used as an antiplatelet agent for the secondary prevention of myocardial and cerebral infarctions and in the treatment of peripheral arterial occlusive disease (PAD) [110]. Perfusion or sufficient vascularization and angiogenesis are also decisive factors for successful fracture healing. The influence of clopidogrel on fracture healing under physiological conditions is currently the subject of controversial debate. Whether clopidogrel influences fracture healing under ischemic conditions has not yet been investigated. The aim of this study was to analyze for the first time the influence of clopidogrel on fracture healing in an ischemia model in vivo. In 46 CD-1 mice, mild ischemia was induced in the right lower limb by ligation of the profunda femoris artery [110]. The femur was then fractured closed and osteosynthetic treatment was performed using an intramedullary compression screw. The animals were given 3 mg/kg body weight of clopidogrel per os daily (n=25, clopidogrel group). The control group received the equivalent amount of sodium chloride per os daily (n=21, control group). Two and five weeks postoperatively, biomechanical (bending stiffness [N/mm]), radiological (X-ray (Goldberg score) and micro-computed tomography (trabecular properties, callus volume [mm3], bone volume [mm3]), histomorphometric (callus area [mm2], callus composition) and protein biochemical examinations were performed. Biomechanically, there was no significant change in bending stiffness five weeks postoperatively after administration of clopidogrel compared to the control group [110]. Radiographic and computed tomographic parameters showed no significant differences in the clopidogrel group compared to the control group. Histomorphometrically, the histoscore showed significantly reduced values in animals in the clopidogrel group. In addition, histologically five weeks postoperatively, there was a significantly reduced proportion of bone and correspondingly an increased proportion of connective tissue after clopidogrel application. Protein biochemical analysis revealed a significantly reduced expression of BMP-4 as an osteogenic marker with increased expression of angiogenic CD31. In summary, the data of the present study show that clopidogrel impairs fracture healing under ischemic conditions in the mouse model and delays the remodeling process without, however, preventing bone healing altogether [110]. This effect is most likely due to a shift in the ratio of angiogenic and osteogenic expression markers in the callus tissue in favor of angiogenesis.