Vergleichende Untersuchung zur aseptischen Pseudarthrose und Infektpseudarthrose: Beeinflussung des Knochenstoffwechsel durch lokale und systemische Faktoren

Status:

abgeschlossen 03/2021

Zielsetzung:

Sowohl die aseptische als auch die septische Pseudarthrose stellen eine erhebliche Komplikation für Patient und behandelnden Chirurgen dar. Ob und in welchem Ausmaß Gemeinsamkeiten bezüglich der Entstehung bestehen und ob sogar gemeinsame Therapieansätze möglich sind, ist bislang aufgrund mangelnder vergleichender Studien nicht geklärt. Es ist unklar, ob es sich um einen lokalen oder systemischen Mangel an Wachstumsfaktoren handelt oder ob die Zellen am Ort der Bruchheilung in ihrer Funktion gestört sind. Mit Hilfe klinischer, zell- und tierexperimentellen Ansätze soll die aseptische und septische Frakturheilung verglichen werden, um anhand dieser Ergebnisse neue Therapieansätze für die Behandlung von Pseudarthrosen zu finden.

Aktivitäten/Methoden:

In der klinischen/zellexperimentellen Studie wurde bei 82 Patienten mit aseptischen bzw. septischen Pseudarthrosen, neben mikrobiologischen Proben, Spongiosa von der Pseudarthrose und vom Beckenkamm für vergleichende Untersuchungen entnommen. Anhand der Ergebnisse der Mikrobiologie wurden die Patienten in aseptisch bzw. septisch eingeteilt. Der entnommene Knochen wurde mittels Genexpression hinsichtlich der Pathomechanismen bei der Osteoblastogenese untersucht. In der tierexperimentellen Studie sollte an 30 Sprague-Dawley Ratten das erste zweizeitige (Infekt-) Pseudarthrosenmodell entwickelt werden, als Grundlage zur Evaluation unterschiedlicher Knochenersatzstoffe und Wachstumsfaktoren in der Therapie der gestörten Frakturheilung. Neben den Knochenersatzstoffen Cerament® G (mit Gentamicin versetztes Calicumhydroxylapatit der Fa. Boneupport) und Bonealive® putty (S53P4, Bioglass der Fa. Bonealive) wurde der systemische Einsatz von Forsteo® (Parathormon der Fa. Lilly) an weiteren 90 Ratten untersucht. Die unterschiedlichen Therapien wurden anhand mikrobiologischer, histologischer und biomechanischer Untersuchungen sowie im μ-CT miteinander verglichen.

Ergebnisse:

Die klinische Studie ist nicht abgeschlossen. Die Zwischenergebnisse lassen eine systemische Regulation der Osteoblastogenese nicht ausschließen. Erste prognostische Marker für die Entwicklung von aseptischen bzw. septische Pseudarthrosen, wie Interleukin 6, Wnt5a, Runx2 oder Osterix kristallisieren sich heraus. Diese könnten zukünftig als Grundlage für unterschiedliche Therapieansätze dienen. In der tierexperimentellen Studie konnte das erste zweizeitig (Infekt-) Pseudarthrosenmodell am Rattenfemur etabliert werden. Mit diesem war es möglich die oben genannten unterschiedlichen Knochenersatzstoffe und Wachstumsfaktoren zu untersuchen. Bonealive® putty und Cerament® G haben sich in der Infektsituation als nicht wirksam erwiesen. Während Bonealive® putty lediglich osteoinduktive Eigenschaften im aseptischen Modell zeigte, konnte Cerament® G neben Osteoinduktion auch durch Osteokonduktion bestechen. Die additive systemische Gabe von Forsteo® bei mit Cerament® G behandelten aseptischen Pseudarthrosen führte zudem zu einer signifikant erhöhten Vaskularisation des Knochenersatzstoffes. Allerdings konnte bei beiden Knochenersatzstoffen keine ausreichende Stabilität, 8 Wochen nach OP, in der biomechanischen Analyse nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse werden bereits mit dem Erfolg reduzierter Revisionsraten in der klinischen Routine angewendet. Die additive systemische Gabe von Forsteo® ist, da nur als „off label use“ möglich, bisher nicht am Menschen erprobt.

Stand: