Quantitative micro-CT und biomechanische Analyse der Frakturheilung von Leptin Knockout-Mäusen mit und ohne Schädel-Hirn-Trauma

Quantitative micro-CT und biomechanische Analyse der Frakturheilung von Leptin Knockout-Mäusen mit und ohne Schädel-Hirn-Trauma

Graef F, Locher R, Schaser KD, Garbe A, Haas NP, Duda GN, Kleber C, Tsitsilonis S

Fragestellung: Die Kombination von Schädel-Hirn-Trauma (SHT) und Fraktur der langen Röhrenknochen zählt zu den typischen und häufigsten Verletzungskombinationen von polytraumatisierten Patienten. Das bei zusätzlichen SHT die Frakturheilung/Kallusbildung beschleunigt ist, bestätigt die klinische Erfahrung und konnte in eigenen Tiermodellen mit Wildtyp-Mäusen nachgewiesen werden. Die biologischen Mechanismen dieses Effekts sind weitgehend unbekannt. Das Hormon Leptin scheint eine wichtige Rolle bei der Regulation des Knochenmetabolismus zu spielen. Ziel war es, die Knochenheilung von Leptin Knockout-Mäusen radiologisch und biomechanisch quantitativ zu analysieren und den Einfluss des zusätzlichen SHT zu erfassen.

Methodik: Insgesamt wurden 138 weibliche 12 Wo alte B6.V-Lep-ob/JRj-Mäuse (Gewicht: 50,67 g ± 3,04 g) in 4 Gruppen aufgeteilt: Kontrolle (n=28), Fraktur (n=37), SHT (n=35), Kombination (SHT+Fraktur) (n=38). Alle Operationen erfolgten in Inhalationsnarkose (Isofluran 1,6 vol%, N2O 0,5% l/min, O2 0,35 l/min), systemischer Analgesie (Buprenorphin: 0,1 mg/kg KG) und Antibiose (Clindamycin: 0,01 mg/ kg KG). Das SHT wurde mit der standardisierten Technik der Controlled Cortical Impact Injury (CCI) induziert. Die standardisierte Osteotomie des Femurs erfolgte mit einer 0,7 mm Gigli-Wire-Säge nach Fixation mit Fixateur Externe. Postoperative in-vivo Mikro-CT-Scans der Frakturen (Kallusvolumen und -dichte) erfolgten einmal pro Woche in Narkose (0,7 ml Medetomidin+Ketamin i.p., Verhältnis 2:3). Die biomechanische Torsionstestung (max. Drehmoment, Steifigkeit) erfolgte nach Tötung der Tiere 3 bzw. 4 Wochen postoperativ.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Sowohl das Kallus-Volumen, als auch die Kallus-Dichte waren zu keinen Messzeitpunkten signifikant unterschiedlich zwischen den Gruppen (Tabelle 1 [Tab. 1]). Die qualitative Analyse der biomechanischen Testung ergab eine ungewöhnlich hohe Pseudarthrosenrate in beiden Gruppen: Frakturgruppe 100% und 66% bei 3 und 4 Wochen; Kombinationsgruppe 87,5% und 66% bei 3 und 4 Wochen (Tabelle 2 [Tab. 2]). Eine quantitative Analyse der biomechanischen Steifigkeit und des max. Drehmoments war deshalb nicht möglich. Bei einer identischen Versuchsdurchführung unserer Arbeitsgruppe an Wildtyp-Mäusen konnte eine signifikante Zunahme des Kallus-Volumens und der Kallus-Dichte in der Kombinationsgruppe festgestellt werden. Bei einer signifikant niedrigeren Pseudarthrosenrate wies die Kombinationsgruppe außerdem eine signifikant erhöhte Steifigkeit und ein signifikant erhöhtes max. Drehmoment auf. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Leptin Ko-Mäuse eine schlechtere Knochenheilung haben als Wildtyp-Mäuse. Diese ließ sich auch nicht, anders als bei Wildtyp-Mäusen, durch die Induktion eines SHT (Kombinationsgruppe) verbessern. Die Ergebnisse der Leptin Knockout-Mäuse lassen darauf schließen, dass das Hormon Leptin bei der Vermittlung der SHT-induzierten akzelerierten Knochenheilung von Wildtyp-Mäusen eine Rolle spielt.

 

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR12-1296

doi: 10.3205/14dkou472 urn:nbn:de:0183-14dkou4728

Published: October 13, 2014
© 2014 Graef et al.
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