Lehrstuhl für Orthopädie
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Sonstige beteiligte Institutionen
EU-Project number / Contract (GA) number
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Background: The diagnosis of periprosthetic shoulder infection (PSI) requires a thorough diagnostic workup. Synovial fluid aspiration has been proven to be a reliable tool in the diagnosis of joint infections of the lower extremity, but shoulder specific data is limited. This study defines a threshold for synovial fluid white blood cell count (WBC) and assesses the reliability of microbiological cultures. Methods: Retrospective study of preoperative and intraoperative fluid aspiration of 31 patients who underwent a revision of a shoulder arthroplasty (15 with PSI defined by IDSA criteria, 16 without infection). The threshold for WBC was calculated by ROC/AUC analysis. Results: WBC was significantly higher in patients with PSI than in other patients. A threshold of 2800 leucocytes/mm\(^3\) showed a sensitivity of 87% and a specificity of 88% (AUROC 0.92). Microbiological cultures showed a sensitivity of 76% and a specificity of 100%. Conclusions: A threshold of 2800 leucocytes/mm\(^3\) in synovial fluid can be recommended to predict PSI. Microbiological culture has an excellent specificity and allows for targeted antibiotic therapy. Joint aspiration presents an important pillar to diagnose PSI.
Diagnosis of chronic infection at total hip arthroplasty revision is a question of definition
(2021)
Purpose. Contradicting definitions of periprosthetic joint infection (PJI) are in use. Joint aspiration is performed before total hip arthroplasty (THA) revision. This study investigated the influence of PJI definition on PJI prevalence at THA revision. Test quality of prerevision aspiration was evaluated for the different PJI definitions. Methods. 256 THA revisions were retrospectively classified to be infected or not infected. Classification was performed according to the 4 different definitions proposed by the Musculoskeletal Infection Society (MSIS), the Infectious Diseases Society of America (IDSA), the International Consensus Meeting (ICM), and the European Bone and Joint Infection Society (EBJIS). Only chronic PJIs were included. Results. PJI prevalence at revision significantly correlated with the applied PJI definition (p=0.01, Cramer's V=0.093). PJI prevalence was 20.7% for the MSIS, 25.4% for the ICM, 28.1% for the IDSA, and 32.0% for the EBJIS definition. For synovial fluid white blood cell count, the best ROC-AUC for predicting PJI was 0.953 in combination with the MSIS definition. Conclusion. PJI definition significantly influences the rate of diagnosed PJIs at THA revision. Synovial fluid white blood cell count is a reliable means to rule out PJI. In cases with a borderline high synovial white blood cell count before THA revision as the only sign of chronic PJI, an extended diagnostic work-up should be considered.
Der zweizeitige Endoprothesenwechsel gilt als Goldstandard der Therapie periprothetischer Gelenkinfektionen. Ein sicherer Ausschluss einer Infektpersistenz ist für den Therapieerfolg essentiel. Es wurde der diagnostische Nutzen synovialer Marker zum Ausschluss einer Infektpersistenz bei einliegendem Kniegelenksspacer untersucht. Weder mikrobiologische noch zytologische Synovia-Analysen sind zum Ausschluss einer Infektpersistenz im Rahmen des zweizeitigen Knieendoprothesenwechsels geeignet.
Die Implantation einer Endoprothese des Kniegelenks ist eine der häufigsten Operationen in Deutschland. In vielen Kliniken wurde im Rahmen des Patient-Blood-Managements ein präoperatives Anämie Screening eingeführt, um mit Hilfe einer präoperativen Anämiebehandlung das Risiko für eine Bluttransfusion und andere Anämie assoziierte Risiken zu senken. In den bisherigen Publikationen variieren jedoch sowohl die Anämieprävalenz als auch das Bluttransfusionsrisiko erheblich, weshalb für eine gezielte Behandlung eine klinikspezifische Analyse von Risikofaktoren für eine Bluttransfusion erforderlich zu sein scheint. Ziel dieser retrospektiven, monozentrischen Studie war es, den Einfluss der präoperativen Anämie und weiterer möglicher Einflussfaktoren auf die Transfusions- und Komplikationsrate nach Implantation einer primären Endoprothese des Kniegelenks zu untersuchen. Hierfür wurden die Daten von 1811 Patienten, welche zwischen 2016 und 2018 eine primäre Endoprothese des Kniegelenks erhalten hatten, erfasst und statistisch ausgewertet. 7,4% der Patienten besaßen eine präoperative Anämie. Patienten mit einer präoperativen Anämie erhielten in 25,4% ein Erythrozytenkonzentrat, nicht anämische Patienten in 3,1% der Fälle. Die gesamte Transfusionsrate für allogene Transfusionen lag bei 4,7%. In der Gruppe der präoperativ anämischen Patienten zeigte sich dabei ein signifikant höhere Wahrscheinlichkeit für die Transfusion eines Erythrozytenkonzentrats, nicht jedoch für eine Komplikation während des stationären Aufenthalts. Unsere logistischen Regressionsmodelle ermittelten neben der präoperativen Hämoglobinkonzentration auch die systemische Tranexamsäuregabe als unabhängigen Einflussfaktor für Transfusionen. Das Geschlecht der Patienten hatte hingegen keinen Einfluss auf das Risiko für eine Bluttransfusion. Männer und Frauen mit der gleichen präoperativen Hämoglobinkonzentration besaßen in etwa das gleiche individuelle Risiko für eine Bluttransfusion. Entsprechend erscheint es sinnvoll, für Männer und Frauen die gleiche präoperative Mindesthämoglobinkonzentration anzustreben. Da jedoch das individuelle Risiko auch durch die systemische Gabe der Tranexamsäure beeinflusst wird, könnte dies bei der Festlegung einer Schwelle zur präoperativen Behandlung berücksichtigt werden.
In contrast to postmenopausal women, evidence for a favorable effect of exercise on Bone Mineral Density (BMD) is still limited for men. This might be due to the paucity of studies, but also to the great variety of participants and study characteristics that may dilute study results. The aim of the present systematic review and meta-analysis was to evaluate the effect of exercise on BMD changes with rational eligibility criteria. A comprehensive search of six electronic databases up to 15 March 2021 was conducted. Briefly, controlled trials ≥6 months that determined changes in areal BMD in men >18 years old, with no apparent diseases or pharmacological therapy that relevantly affect bone metabolism, were included. BMD changes (standardized mean differences: SMD) of the lumbar spine (LS) and femoral neck (FN) were considered as outcomes. Twelve studies with 16 exercise and 12 control groups were identified. The pooled estimate of random-effect analysis was SMD = 0.38, 95%-CI: 0.14–0.61 and SMD = 0.25, 95%-CI: 0.00–0.49, for LS and FN, respectively. Heterogeneity between the trials was low–moderate. Funnel plots and rank and regression correlation tests indicate evidence for small study publication bias for LS but not FN-BMD. Subgroup analyses that focus on study length, type of exercise and methodologic quality revealed no significant difference between each of the three categories. In summary, we provided further evidence for a low but significant effect of exercise on BMD in men. However, we are currently unable to give even rough exercise recommendations for male cohorts.
The incidence of musculoskeletal diseases is steadily increasing with aging of the population. In the past years, extracellular vesicles (EVs) have gained attention in musculoskeletal research. EVs have been associated with various musculoskeletal pathologies as well as suggested as treatment option. EVs play a pivotal role in communication between cells and their environment. Thereby, the EV cargo is highly dependent on their cellular origin. In this review, we summarize putative mechanisms by which EVs can contribute to musculoskeletal tissue homeostasis, regeneration and disease, in particular matrix remodeling and mineralization, pro-angiogenic effects and immunomodulatory activities. Mesenchymal stromal cells (MSCs) present the most frequently used cell source for EV generation for musculoskeletal applications, and herein we discuss how the MSC phenotype can influence the cargo and thus the regenerative potential of EVs. Induced pluripotent stem cell-derived mesenchymal progenitor cells (iMPs) may overcome current limitations of MSCs, and iMP-derived EVs are discussed as an alternative strategy. In the last part of the article, we focus on therapeutic applications of EVs and discuss both practical considerations for EV production and the current state of EV-based therapies.
Background
Aging is associated with progressive loss of musculoskeletal performance. Exercise interventions can improve physical function in the elderly but there is a paucity of comparative assessments in order to understand what specific goals can be achieved particularly with less demanding exercise interventions readily accessible for untrained men.
Methods
Prospective randomized, controlled, single center exploratory trial to compare four distinct exercise interventions, i.e. Resistance Training (RT), Whole Body Vibration Exercise (WBV), Qi Gong (QG) and wearing a Spinal orthosis (SO) for 6 months in men at risk for osteoporosis aged 65–90 years. Primary endpoint was change in isometric one repetition maximum force trunk strength for extension (TSE) and flexion (TSF) compared to baseline, secondary endpoints covered key parameters of geriatric functional assessment, including Handgrip Strength (HS), Chair-Rise-Test (CRT), Usual Gait Speed (UGS) and Timed-Up-and-Go (TUG).
Results
Altogether 47 men (mean age 77 ±6.1 years) were randomized to RT, (n = 11) WBV (n = 13), QG (n = 10) and SO(n = 13). RT, defined as reference exercise intervention, lead to significant improvements for TSE (p = 0.009) and TSF (p = 0.013) and was significantly superior in the between-group analysis for TSE (p = 0.038). Vibration exercise caused sign. Improvements in TSE (p = 0.014) and CRT (p = 0.005), the Spinal orthosis improved CRT (p = 0.003) and Gait Speed (p = 0.027), while the QG intervention did not attain any sig. Developments.
Subgroup analyses revealed most pronounced musculoskeletal progress in vulnerable patients (age ≥ 80 years, pre-sarcopenia, multimorbidity ≥3chronic diseases). Irrespective of the type of exercise, participants ≥80 years experienced significant gains in TSE (p = 0.029) and CRT (p = 0.017). Presarcopenic subjects (Skeletal muscle Index (SMI) ≤10.75 kg/m2) improved in TSE (p = 0.003), CRT (p = 0.001) and UGS (p = 0.016). Multimorbid participants achieved sig. Gains in TSE (p < 0.001), TSF (p = 0.002), UGS (p = 0.036) and HS (p = 0.046).
Conclusions
In this exploratory trial we found that simple exercise interventions are feasible in elderly men eliciting specific benefits, i.e. improvements are attained in those tasks addressed with the respective exercise modality. While targeted resistance training is superior in increasing TSE, alternative simple exercise interventions also appear to elicit beneficial effects, even in vulnerable patients, i.e. those with low muscle mass, above 80 years of age or multimorbidity.
In vitro evaluation of antibacterial efficacy of vancomycin-loaded suture tapes and cerclage wires
(2021)
Usage of implants containing antibiotic agents has been a common strategy to prevent implant related infections in orthopedic surgery. Unfortunately, most implants with microbial repellent properties are characterized by accessibility limitations during daily clinical practice. Aim of this in vitro study was to investigate whether suture tapes and cerclage wires, which were treated with vancomycin, show a sustainable antibacterial activity. For this purpose, we used 24 stainless steel wire cerclages and 24 ultra-high molecular weight polyethylene and polyester suture tape test bodies. The test bodies were incubated for 30 min. in 100 mg/ml vancomycin solution or equivalent volumes of 0.9% NaCl. After measuring the initial solution uptake of the test bodies, antibacterial efficacy via agar diffusion test with Staphylococcus aureus and vancomycin elution tests were performed 1, 2, 3, and 6 days after incubation. Vancomycin-loaded tapes as well as vancomycin-loaded cerclage wires demonstrated increased bacterial growth inhibition when compared to NaCl-treated controls. Vancomycin-loaded tapes showed an additional twofold and eightfold increase of bacterial growth inhibition compared to vancomycin-loaded wires at day 1 and 2, respectively. Elution tests at day 1 revealed high levels of vancomycin concentration in vancomycin loaded tapes and wires. Additionally, the concentration in vancomycin loaded tapes was 14-fold higher when compared to vancomycin loaded wires. Incubating suture tapes and cerclage wires in vancomycin solution showed a good short-term antibacterial activity compared to controls. Considering the ease of vancomycin application on suture tapes or wires, our method could represent an attractive therapeutic strategy in biofilm prevention in orthopedic surgery.
In dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass plastik-adhärent wachsende, multipotente Vorläuferzellen, die eine für MSCs charakteristische Kombination von Oberflächenantigenen tragen, aus allen vier untersuchten Geweben des arthrotischen Hüftgelenks isoliert werden konnten. MSC-ähnliche Zellen können somit nicht nur in der Spongiosa und im Gelenkknorpel, sondern auch in der anterioren Gelenkkapsel und dem Ligamentum capitis femoris (LCF) des arthrotisch veränderten menschlichen Hüftgelenks nachgewiesen werden.
Die FACS Analyse der Oberflächenantigene auf Zellen, die aus den vier unterschiedlichen Geweben eines beispielhaft gewählten Spenders isoliert wurden, zeigte eine deutliche Expression der Antigene CD44, CD73, CD90 und CD105. Unabhängig vom Nativgewebe zeigten somit alle untersuchten Zellen ein für MSCs charakteristisches, aber nicht spezifisches Profil an Antigenen auf ihrer Oberfläche. Eine Übereinstimmung mit den ISCT Kriterien für MSCs war aufgrund der fehlenden Kontrolle hämatopoetischer Marker nicht möglich.
Die multipotente Differenzierung der isolierten Zellen erfolgte mithilfe spezifischer Differenzierungsmedien in Monolayer-Kulturen oder für die chondrogene Differenzierung in dreidimensionalen Pellet-Kulturen. Nach 21 Tagen konnten in allen differenzierten Kulturen histologisch und immunhistochemisch klare Zeichen der Osteo- und Adipogenese detektiert werden, während die Auswertung spezifischer Markergene eine klare Steigerung der Expression dieser im Vergleich zu den Negativkontrollen zeigte.
Histologische und immunhistochemische Auswertungen bestätigten auch eine erfolgreiche chondrogene Differenzierung der Zell-Pellets aus Spongiosa, Knorpel und Kapsel. Lediglich in den chondrogen differenzierten Zell-Pellets aus dem LCF konnte immunhistochemisch keine Bildung des knorpelspezifischen Matrixproteins Col II nachgewiesen werden. Mikroskopisch zeigten vor allem die differenzierten MSC-Pellets aus Spongiosa und Knorpel morphologisch eine starke Ähnlichkeit zu hyalinem Knorpelgewebe. Trotz dieser Abstufungen zeigten sich für die relative Expression der chondrogenen Markergene AGG, Col II und Sox-9 keine signifikanten Unterschiede zwischen den differenzierten MSC-Kulturen der vier unterschiedlichen Nativgewebe. Ein positiver Nachweis des Markers Col X wies nach 27 Tagen sowohl in differenzierten als auch in undifferenzierten Pellet-Kulturen auf eine leichte chondrogene Hypertrophie hin. Zusammenfassend zeigten sich keine signifikanten Unterschiede im Hinblick auf das osteogene und adipogene Differenzierungspotential aller untersuchten Zellen. Während das chondrogene Differenzierungspotential der Zellen aus Spongiosa, Knorpel und Kapsel sich aus histologischer und immunhistochemischer Sicht ähnelte, zeigten Pellets aus dem LCF ein schwächeres chondrogenes Differenzierungspotential in vitro.
Obwohl somit erstmals MSC-ähnliche Zellen aus dem LCF und Gewebsproben, die neben dem Stratum synoviale auch das Stratum fibrosum der Hüftgelenkskapsel beinhalteten, charakterisiert wurden, sind weitere wissenschaftliche Arbeiten notwendig, um das multipotente Differenzierungspotential dieser Zellen zu optimieren.
Purpose: The topical application of tranexamic acid (TXA) into the joint space during total joint arthroplasty (TJA) with no increase of complications, has been widely reported. We investigated the influence of TXA on antibiotic release, activity of the released antibiotic against a clinical isolate of S. aureus, and compressive strength of a widely used commercially prepared gentamicin-loaded cement brand (PALACOS R + G). Method: 12 bone cement cylinders (diameter and height = 6 and 12 mm, respectively) were molded. After curing in air for at least 1 h, six of the cylinders were completely immersed in 5 mL of fetal calf serum (FCS) and the other six were completely immersed in a solution consisting of 4.9 mL of FCS and 0.1 mL (10 mg) of TXA. Gentamicin elution tests were performed over 7 d. Four hundred µL of the gentamicin eluate were taken every 24 h for the first 7 d without renewing the immersion fluid. The gentamicin concentration was determined in a clinical analyzer using a homogeny enzyme immuno-assay. The antimicrobial activity of the eluate, obtained after day 7, was tested. An agar diffusion test regime was used with Staphylococcus aureus. Bacteria were grown in a LB medium and plated on LB agar plates to get a bacterial lawn. Fifty µL of each eluate were pipetted on 12-mm diameter filter discs, which were placed in the middle of the agar gel. After 24 h of cultivation at 37 °C, the zone of inhibition (ZOI) for each specimen was measured. The compressive strength of the cements was determined per ISO 5833. Results: At each time point in the gentamicin release test, the difference in gentamicin concentration, obtained from specimens immersed in the FCS solution only and those immersed in the FCS + TXA solution was not significant (p = 0.055–0.522). The same trend was seen in each of the following parameters, after 7 d of immersion: (1) Cumulative gentamicin concentration (p < 0.297); (2) gentamicin activity against S. aureus (strongly visible); (3) ZOI size (mostly > 20 mm) (p = 0.631); and (4) compressive strength (p = 0.262). Conclusions: For the PALACOS R + G specimens, the addition of TXA to FCS does not produce significant decreases in gentamicin concentration, in the activity of the gentamicin eluate against a clinical isolate of S. aureus, the zone of inhibition of S. aureus, and in the compressive strength of the cement, after 7 d of immersion in the test solution.
Introduction/Background
Surfing, wind surfing and kite surfing enjoy a growing popularity with a large number of athletes worldwide. The aim of this study was to identify and compare the injury profiles and compare the injury profiles of these three extreme water sports.
Materials and Methods
These data for this retrospective cohort study were collected through an online standardised questionnaire during the 2017–18 season. The questionnaire included questions about anthropometry, skill level, injury diagnosis, injury mechanism, environmental conditions and training regimes.
Results
The 626 athletes included reported 2584 injuries. On average, each athlete sustained 4.12 injuries during the season. The most frequent injury location was in the lower extremity, in particular the foot, with 49 (16.4%) injuries in surfing, 344 (18.3%) in wind surfing and 79 (19.7%) in kite surfing. Surfing demonstrated a particularly high rate of head injuries (n = 37; 12.4%). Other frequent injury types were skin lesions (up to 42.1%) and contusions (up to 40.5%). The most common injury across all surfing sports was skin lesions of the foot (wind surfing: 11.7%; kite surfing: 13.2%; surfing: 12.7%). In surfing, skin lesions of the head were frequently observed (n = 24; 8.0%). In surfing, a ‘too large wave’ (n = 18; 24.7%) was main cause of the injury, while in wind surfing (n = 189; 34.5%) and kite surfing (n = 65; 36.7%) ‘own incompetence’ led to the most injuries.
Conclusion
This unique study compares injury epidemiology and mechanism in the three most popular surfing sports: wind surfing, kite surfing and surfing. Overall, injuries were sustained mainly in the lower extremity, while surfing also demonstrated a high rate of head injuries.
Die Enzyme TNSALP (Tissue Non-Specific Alkaline Phosphatase), ENPP1 (Ectonucleotide Pyrophosphatase/Phosphodiesterase 1) und ANKH (Ankylosis, progressive human homolog) bilden zusammen eine zentrale Regulierungseinheit für den Pyrophosphat (PPi)-Stoffwechsel der Zelle [1, 2].
Störungen dieses genau geregelten Prozesses resultieren in schwerwiegenden Erkrankungen, wie z.B. bei der Hypophosphatasie [3]. Dieser meist autosomal rezessiv vererbten Erkrankung liegt eine durch genetische Mutationen beeinträchtigte Funktion der TNSALP zugrunde, wodurch sich die PPi- Konzentration im Microenvironment der Zelle erhöht. Diese kann im Knochengewebe zu schweren Mineralisierungsstörungen führen [1, 2].
Andere Krankheiten, mit erniedrigten PPi- Konzentrationen, werden mit pathologischen Verkalkungen in verschiedensten Geweben in Verbindung gebracht [4, 5]. Diese gehen unter anderem auf genetische Defekte von ENPP1 zurück[4].
Auch der Mevalonat-Pathway trägt zur Komposition des Microenvironments bezüglich der Homöostase von Phosphaten bei [6, 7]. Hier bestehen auch medizinisch relevante Einflussmöglichkeiten, zum Beispiel durch Bisphosphonate, bei der sogenannten Volkskrankheit Osteoporose.
In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen einer PPi-Belastung auf die in vitro Mineralisierung von Mesenchymalen Stammzellen untersucht, wobei Modulatoren der Enzymaktivität für ALP und ENPP1 und der Aktivität des PPi-Kanals ANKH sowie des Mevalonatstoffwechsels zum Einsatz kamen (PPi, Pyridoxalphosphat (PLP), Probenecid, Vitamin D, PPADS (Pyridoxalphosphat-6-azophenyl-2‘,4‘-disulfid Säure) und ß-γmeATP (ß-γ Methylentriphosphat)).
Die Resultate zeigen, dass die Modulation der PPi-Konzentration bei der osteogenen Differenzierung von hMSCs in vitro keine eindeutigen Effekte bewirkt. Geringe Änderungen des Genexpressionsmusters sind letztlich nicht auszuschliessen, blieben jedoch aufgrund der hohen Spendervariabilität durch eine erhöhte Anzahl von Experimenten zu beweisen.
Diese Arbeit zeigt insgesamt eine unerwartet geringe Auswirkung einer exogenen und endogenen Modulation der PPi-Konzentration sowohl mit Blick auf die rein physikalischen Phänomene der Mineralisierung, als auch mit Blick auf die untersuchte Genregulation der wichtigsten beteiligten Proteine, was möglicherweise die hohe Kompensationskapazität der Systeme unter physiologischen Bedingungen reflektiert. Untersuchungen auf proteomischer Ebene, besonders mit Blick auf die Prozessierung von Polypeptiden mit Mineralisierungs-modulierender Wirkung würden möglicherweise genaueren Einblick vermitteln.
Eine genauere Untersuchung der Einflüsse von ENPP1 erscheint für die Zukunft vielversprechend. Allerdings treten hier, besonders auch durch die verwendeten Hemmstoffe der ENPP1, die Phänomene der Vernetzung des Stoffwechsels der Phosphate (inklusive ATP und seiner Metabolite) mit dem Purinergen Signalling deutlich zutage. Diese Vernetzung generiert durch ihre Komplexität sowohl klinisch als auch zellbiologisch/biochemisch erhebliche Interpretationsprobleme, die zukünftige Arbeiten auflösen müssen. Dabei sollte besondere Aufmerksamkeit auf zwei für HPP-PatientInnen klinisch in Zukunft potentiell bedeutsame Ergebnisse gelegt werden, die möglicherweise ungünstigen Auswirkungen einer Therapie mit Probenecid auf die ALPL Expression und die Steigerung der ALPL Expression unter Hemmstoffen des Enzyms ENPP1.
1. Dympna Harmey, L.H., Sonoko Narisawa, Kirsten A. Johnson, Robert Terkeltaub, José Luis Millán, Concerted Regulation of Inorganic Pyrophosphate and osteopontin by Akp2, Enpp1 and Ank. American Journal of Pathology, 2003. 164, No. 4: p. 1199-1209.
2. Manisha C Yadav, A.M.S.S., Sonoko Narisawa, Carmen Huesa, Marc D McKee, Colin Farquharson, José Luis Millán, Loss of Skeletal Mineralization by the Simultaneous Ablation of PHOSPHO1 and Alkaline Phosphatase Function: A Unified Model of the Mechanisms od Initiation of Skeletal Calcification. Journal of Bone and Mineral Research, 2011. 26, No2: p. 286-297.
3. Beck, C., Hypophosphatasia. Klin Padiatr, 2009: p. 219-226.
4. Harmey, D.e.a., Concerted Regulation of Inorganic Pyrophosphate and Osteopontin by Akp2, Enpp1, and Ank. American Journal of Pathology, 2004. 164: p. 1199-1209.
5. Peter Nürnberg, H.T., David Chandler et all, Heterozygous mutations in ANKH, the human ortholog of the mouse progressive ankylosis gene, result in craniometaphyseal dysplasia. Nature Genetics, May 2001. 28: p. 37-41.
6. Löffler, P., Heinrich, ed. Biochemie & Pathobiochemie. Vol. 8. 2007, Springer Verlag.
7. Joseph L. Goldstein, M.S.B., Regulation of the mevalonate Pathway. Nature Genetics, 1990. 343: p. 425-430.
Die Arbeit stellt mögliche Einflüsse durch 1,25- Dihydroxy-Vitamin D3 (1,25-VitD3) und Retinsäure (RA) in humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC) sowohl während der adipogenen und osteogenen Differenzierung als auch während der Kurzzeit- und Langzeitstimulation auf das Mikromilieu dar. Die Stimulation mit 1,25-VitD3 und RA verlangsamt das Wachstumsverhalten und verändert die Zellmorphologie von hMSC. Effekte auf die Genexpression werden auf mRNA-Ebene mittels RT-PCR dargestellt. Der Phänotyp als auch teilweise die Genexpression der osteogenen und adipogenen Differenzierung wird durch 1,25-VitD3 induziert und durch RA inhibiert. Zudem wird sowohl die „Mikromilieu-Zusammensetzung“ als auch das „Transkriptionssignal“ von 1,25-VitD3 und RA gegenseitig beeinflusst.
Klinisch-radiologische Evaluation des Merete® BioBall™-Adapter-Systems in der Hüftendoprothetik
(2021)
Die Revisionsendoprothetik des Hüftgelenkes ist eine große Herausforderung, insbesondere bei Teilwechseln von Komponenten bei fest-implantiertem Schaft. In einer retrospektiven Analyse wurde eine Implantat-Komponente des Medizinprodukteherstellers Merete Medical (Berlin) untersucht. Ziel der Untersuchung war es, eine Aussage über die Stabilität des Implantats und den klinischen Versorgungserfolg bei dessen Verwendung treffen zu können. Es wurden Daten von insgesamt 72 Patienten erhoben. Es erfolgte eine klinische und radiologische Nachuntersuchung. Die Daten wurden einer deskriptiven und explorativen Analyse unterzogen, eine Überlebenszeitanalyse wurde durchgeführt. Das Implantat zeigte mechanische Stabilität in einem mittelfristigen Zeitraum. Der Versorgungserfolg (gemessen am Harris Hip Score) war durchschnittlich bis gut. Es zeigten sich Zusammenhänge zwischen dem präoperativen Zustand der Patienten und dem Versorgungerfolg.
Background
Diagnosis of subscapularis (SSC) tendon lesions on magnetic resonance imaging (MRI) can be challenging. A small coracohumeral distance (CHD) has been associated with SSC tears. This study was designed to define a specific threshold value for CHD to predict SSC tears on axial MRI scans.
Methods
This retrospective study included 172 shoulders of 168 patients who underwent arthroscopic surgery for rotator cuff tear or glenohumeral instability. Diagnostic arthroscopy confirmed an SSC tear in 62 cases (36.0%, test group a), rotator cuff tear tears other than SSC in 71 cases (41.3%, control group b) and glenohumeral instability without any rotator cuff tear in 39 cases (22.7%, zero-sample group c). All patients had a preoperative MRI of the shoulder (1.5T or 3T). Minimum CHD was measured on axial fat-suppressed proton density-, T2-, or T1-weigthed sequences. Receiver operating characteristics analysis was used to determine the threshold value for CHD, and sensitivity and specificity were calculated.
Results
CHD measurement had a good interobserver reliability (Intraclass correlation coefficient 0.799). Mean CHD was highly significantly (P < .001) less for test group a (mean 7.3 mm, standard deviation ± 2.2) compared with control group b (mean 11.1 mm, standard deviation ± 2.3) or zero-sample group c (mean 13.6 mm, standard deviation ± 2.9). A threshold value of CHD <9.5 mm had a sensitivity of 83.6% and a specificity of 83.9% to predict SSC tears.
Conclusion
A CHD <9.5 mm on MRI is predictive of SSC lesions and a valuable tool to diagnose SSC tears.
Metabolic glycoengineering enables a directed modification of cell surfaces by introducing target molecules to surface proteins displaying new features. Biochemical pathways involving glycans differ in dependence on the cell type; therefore, this technique should be tailored for the best results. We characterized metabolic glycoengineering in telomerase-immortalized human mesenchymal stromal cells (hMSC-TERT) as a model for primary hMSC, to investigate its applicability in TERT-modified cell lines. The metabolic incorporation of N-azidoacetylmannosamine (Ac\(_4\)ManNAz) and N-alkyneacetylmannosamine (Ac\(_4\)ManNAl) into the glycocalyx as a first step in the glycoengineering process revealed no adverse effects on cell viability or gene expression, and the in vitro multipotency (osteogenic and adipogenic differentiation potential) was maintained under these adapted culture conditions. In the second step, glycoengineered cells were modified with fluorescent dyes using Cu-mediated click chemistry. In these analyses, the two mannose derivatives showed superior incorporation efficiencies compared to glucose and galactose isomers. In time-dependent experiments, the incorporation of Ac\(_4\)ManNAz was detectable for up to six days while Ac\(_4\)ManNAl-derived metabolites were absent after two days. Taken together, these findings demonstrate the successful metabolic glycoengineering of immortalized hMSC resulting in transient cell surface modifications, and thus present a useful model to address different scientific questions regarding glycosylation processes in skeletal precursors.
Die Frage nach dem idealen Zugangsweg für die komplexe, operative HTEP-Implantation ist seit Jahren Grund zur Diskussion unterschiedlicher Autoren und abschließend noch nicht geklärt. In der Literatur ist in der Vergangenheit über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Zugangswege diskutiert, und es sind teilweise auch kritische Stimmen zur minimal-invasiven Operationstechnik laut geworden. Die schlechte Übersichtlichkeit des Operationsgebietes, eine flache Lernkurve, vermehrte postoperative Fehlstellungen und ein schlechtes, funktionelles Outcome werden als Kritikpunkte dieser Technik aufgeführt.
Ein sicherer Zugangsweg, der eine rasche postoperative Mobilisation ermöglicht und zusätzlich den hohen funktionellen und ästhetischen Wünschen der Patienten gerecht wird, liegt im aktuellen Fokus der Forschung in der orthopädischen Endoprothetik und wird durch die Fast-Track Endoprothetik zusätzlich verstärkt. Aus diesem Grund war das Ziel dieser Studie, aussagekräftige Daten des minimal-invasiven anterioren Zugangs, modifiziert nach Smith-Peterson, zum frühen postoperativen Verlauf zu erhalten.
Zur Erhebung der Daten kamen neben krankheitsspezifischen auch krankheitsübergreifende Fragebögen zum Einsatz. Die Ergebnisse der etablierten Fragebögen HHS, XSMFA-D, SF-36, der körperlichen Untersuchung, der Aktivitäts- und Funktionseinschätzung durch den Untersucher sowie durch den Patienten zeigten eine signifikante Besserung bei den Punkten Aktivität, Funktion, Lebensqualität, subjektiven Schmerzwahrnehmung sowie Krankheitsempfinden. Die Aktivität wurde zudem durch den Schrittzähler StepWatch™ (präoperativ) und den TWB (prä- und postoperativ) objektiv gemessen, wobei der TWB im frühen postoperativen Verlauf unter diesen Umständen eine valide Datenerhebung fraglich erscheinen lässt und gegebenfalls einer Revalidierung unterzogen werden muss. Es zeigte sich eine nur geringe Änderung der psychischen Summenskala des PHQ-D zu beiden MZP, obwohl sich die Ergebnisse der Fragebögen zum Thema Funktion, Schmerz und allge-meine Lebensqualität postoperativ signifikant besserten.
Im Vergleich mit den Probanden des zweiten Studienarms, welche eine HTEP durch den transglutealen lateralen Zugang nach Bauer erhielten, zeigten die Daten des funktionellen Outcomes, der subjektiven Aktivität, sowie der Lebensqualität sechs Wochen postoperativ für den minimal-invasiven anterioren Zugang signifikant bessere Ergebnisse. Zusätzlich verringerte sich der Beeinträchtigungsindex postoperativ für die Probanden mit minimal-invasivem anterioren Zugang.
Die Daten dieser Arbeit sind Bestandteil einer Studie, welche im „BMC Musculoskeletal Disorders” im Jahr 2018 veröffentlicht wurde. Wie schon in vorangegangen Studien gezeigt, konnten unsere Daten ein besseres, frühes postoperatives, funktionelles Outcome bei den Patienten mit minimal-invasivem anterioren Zugang untermauern. Obwohl der HHS in beiden Studiengruppen keine signifikante Änderung der Funktion aufzeigen konnte, ergaben sowohl die Daten des Schrittzählers als auch die Ergebnisse des Funktionsindexes des XSMFA-D signifikante Unterschiede in Aktivität und Funktion bei Patienten mit minimal-invasivem anterioren Zugang. Nach zwölf Monaten wiederum zeigte das funktionelle Outcome beider Studienarme keine Differenz mehr. Die Ergebnisse zur gesundheitsbezogenen Lebensqualität ergaben zu allen MZP ein signifikant besseres Ergebnis bei Patienten mit minimal-invasivem anterioren Zugang.
Es konnte schlussendlich gezeigt werden, dass der minimal-invasive anteriore Zugang einen sicheren Weg zum Hüftgelenk darstellt. Vor allem im frühen postoperativen Verlauf, welcher besonders in der „Fast-Track” Endoprothetik relevant ist, zeigte der MIS-Zugang seine Vorzüge. Die Resultate bei den Themen Funktion, Lebensqualität, Schmerzfreiheit, Komplikationsrate und Patientenzufriedenheit lieferten durchweg gute Ergebnisse. Bei der subjektiven Aktivität wurden sogar sehr gute Ergebnisse erzielt.
Schlussfolgernd konnte im Vergleich zum lateralen Zugang nach Bauer gezeigt werden, dass das frühe klinische Outcome mittels minimal-invasivem anterioren Zugang gleichwertige oder sogar bessere Ergebnisse hervorbringt.
Die vorliegende Studie mit insgesamt 73 Patienten untersucht das klinische und funktionelle Outcome nach Implantation einer kreuzbanderhaltenden patientenspezifischen Kniegelenkstotalendoprothese vom Typ Conformis iTotal® CR G2. Es handelt sich um eine monozentrische retrospektive und deskriptive Studie zu klinischen und radiologischen Ergebnissen zwei, drei sowie fünf Jahre postoperativ. Es wurden zu Vergleichszwecken auch präoperative Daten erhoben und ausgewertet. Neben klinischen und radiologischen Untersuchungen wurden durch die Verwendung des „Knee Society Scores“, des „WOMAC Osteoarthritis Index“ und des „SF-12 Health Survey“-Fragebogens die Ergebnisse bezüglich Kniefunktion, Schmerz und Lebensqualität erhoben. Die Untersuchungen für das mittelfristige Outcome erfolgten im Zeitraum zwischen November 2012 und Januar 2017 unter standardisierten Bedingungen.
Insgesamt zeigte sich im Vergleich zum präoperativen Ausgangswert eine statistisch signifikante Verbesserung aller erhobenen Scores sowie eine verbesserte Funktionalität.
Der Vergleich mit anderen veröffentlichten Studien zeigte eine bessere gesamte Implantationsqualität als bei standardisierten Prothesen. Verglichen mit anderen individualisierten Prothesen sind die Ergebnisse ebenfalls etwas besser bzw. zum Teil gleichwertig. Im Gegensatz zu unserer Studie verbesserten sich die Scores bei den meisten Vergleichsstudien nicht signifikant. Im direkten Vergleich mit den einzelnen Punktzahlen der Scores erzielte die Conformis iTotal® CR G2 Prothese in unserer Studie sehr gute, zum Teil deutlich bessere Ergebnisse.
Trotz der sehr guten und vielversprechenden Ergebnisse sollte aufgrund der deutlich aufwendigeren und strahlenbelastenden präoperativen Maßnahmen, die zur Implantation einer solchen Prothese notwendig sind, sowie der teilweise eingeschränkten Aussagekraft dieser Studie weitere Langzeitstudien bezüglich Funktionalität und Haltbarkeit der Conformis iTotal® CR G2 Prothese durchgeführt werden.
In bone tissue engineering, the design of in vitro models able to recreate both the chemical composition, the structural architecture, and the overall mechanical environment of the native tissue is still often neglected. In this study, we apply a bioreactor system where human bone-marrow hMSCs are seeded in human femoral head-derived decellularized bone scaffolds and subjected to dynamic culture, i.e., shear stress induced by continuous cell culture medium perfusion at 1.7 mL/min flow rate and compressive stress by 10% uniaxial load at 1 Hz for 1 h per day. In silico modeling revealed that continuous medium flow generates a mean shear stress of 8.5 mPa sensed by hMSCs seeded on 3D bone scaffolds. Experimentally, both dynamic conditions improved cell repopulation within the scaffold and boosted ECM production compared with static controls. Early response of hMSCs to mechanical stimuli comprises evident cell shape changes and stronger integrin-mediated adhesion to the matrix. Stress-induced Col6 and SPP1 gene expression suggests an early hMSC commitment towards osteogenic lineage independent of Runx2 signaling. This study provides a foundation for exploring the early effects of external mechanical stimuli on hMSC behavior in a biologically meaningful in vitro environment, opening new opportunities to study bone development, remodeling, and pathologies.
Background: The primary aim of this study was to identify modifiable patient-related predictors of blood transfusions and perioperative complications in total hip and knee arthroplasty. Individual predictor-adjusted risks can be used to define preoperative treatment thresholds. Methods: We performed this retrospective monocentric study in orthopaedic patients who underwent primary total knee or hip arthroplasty. Multivariate logistic regression models were used to assess the predictive value of patient-related characteristics. Predictor-adjusted individual risks of blood transfusions and the occurrence of any perioperative adverse event were calculated for potentially modifiable risk factors. Results: 3754 patients were included in this study. The overall blood transfusion and complication rates were 4.8% and 6.4%, respectively. Haemoglobin concentration (Hb, p < 0.001), low body mass index (BMI, p < 0.001) and estimated glomerular filtration rate (eGFR, p = 0.004) were the strongest potentially modifiable predictors of a blood transfusion. EGFR (p = 0.001) was the strongest potentially modifiable predictor of a complication. Predictor-adjusted risks of blood transfusions and acute postoperative complications were calculated for Hb and eGFR. Hb = 12.5 g/dL, BMI = 17.6 kg/m\(^2\), and eGFR = 54 min/mL were associated, respectively, with a 10% risk of a blood transfusion, eGFR = 59 mL/min was associated with a 10% risk of a complication. Conclusion: The individual risks for blood transfusions and acute postoperative complications are strongly increased in patients with a low preoperative Hb, low BMI or low eGFR. We recommend aiming at a preoperative Hb ≥ 13g/dL, an eGFR ≥ 60 mL/min and to avoid a low BMI. Future studies must show if a preoperative increase of eGFR and BMI is feasible and truly beneficial.