Lehrstuhl für Orthopädie
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Background
The treatment of septic arthritis, caused by either hematogenous seeding, injections, or surgery, can be challenging. Staged reverse shoulder arthroplasty (RSA) with temporary implantation of an antibiotic-loaded spacer is widely accepted but still discussed controversially. This study investigated the shoulder-specific bacterial spectrum, infection control rate, functional outcome, and infection-free survival rate after staged RSA in the mid- to long-term follow-up. It was hypothesized that staged RSA would show a high infection-free survival rate.
Methods
A total of 39 patients treated with staged RSA for primary septic arthritis (n = 8), secondary infection (n = 8), or periprosthetic infection (n = 23) were retrospectively included. The infection control rate was calculated based on cultures taken intraoperatively at spacer removal and RSA implantation. Infection-free survival was defined as no revision due to infection. The minimum follow-up period for functional outcome assessment was 2 years (n = 14; mean, 76 months; range, 31-128 months).
Results
Cutibacterium (26%) and coagulase-negative staphylococci (23%) were the predominant pathogens. The infection control rate was 90%. The cumulative infection-free survival rate was 91% after 128 months. Follow-up examinations showed a mean Constant score of 48 (range, 7-85), a mean QuickDASH (short version of Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand questionnaire) score of 40.0 (range, 11.4-93.3), and a mean pain score of 1.6 (range, 0-7).
Conclusion
Staged RSA implantation was confirmed to be a reliable treatment option for primary, secondary, and periprosthetic infections of the shoulder. The infection control rate and infection-free survival rate are satisfactory. However, patients and surgeons must be aware of functional impairment even after successful treatment of infections.
Background
For improved outcomes in total knee arthroplasty (TKA) correct implant fitting and positioning are crucial. In order to facilitate a best possible implant fitting and positioning patient-specific systems have been developed. However, whether or not these systems allow for better implant fitting and positioning has yet to be elucidated. For this reason, the aim was to analyse the novel patient-specific cruciate retaining knee replacement system iTotal (TM) CR G2 that utilizes custom-made implants and instruments for its ability to facilitate accurate implant fitting and positioning including correction of the hip-knee-ankle angle (HKA).
Methods
We assessed radiographic results of 106 patients who were treated with the second generation of a patient-specific cruciate retaining knee arthroplasty using iTotal\(^{TM}\) CR G2 (ConforMIS Inc.) for tricompartmental knee osteoarthritis (OA) using custom-made implants and instruments. The implant fit and positioning as well as the correction of the mechanical axis (hip-knee-ankle angle, HKA) and restoration of the joint line were determined using pre- and postoperative radiographic analyses.
Results
On average, HKA was corrected from 174.4 degrees +/- 4.6 degrees preoperatively to 178.8 degrees +/- 2.2 degrees postoperatively and the coronal femoro-tibial angle was adjusted on average 4.4 degrees. The measured preoperative tibial slope was 5.3 degrees +/- 2.2 degrees (mean +/- SD) and the average postoperative tibial slope was 4.7 degrees +/- 1.1 degrees on lateral views. The joint line was well preserved with an average modified Insall-Salvati index of 1.66 +/- 0.16 pre- and 1.67 +/- 0.16 postoperatively. The overall accuracy of fit of implant components was decent with a measured medial overhang of more than 1 mm (1.33 mm +/- 0.32 mm) in 4 cases only. Further, a lateral overhang of more than 1 mm (1.8 mm +/- 0.63) (measured in the anterior-posterior radiographs) was observed in 11 cases, with none of the 106 patients showing femoral notching.
Conclusion
The patient-specific iTotal\(^{TM}\) CR G2 total knee replacement system facilitated a proper fitting and positioning of the implant components. Moreover, a good restoration of the leg axis towards neutral alignment was achieved as planned. Nonetheless, further clinical follow-up studies are necessary to validate our findings and to determine the long-term impact of using this patient- specific system.
Dynamic resistance exercise (DRT) might be the most promising agent for fighting sarcopenia in older people. However, the positive effect of DRT on osteopenia/osteoporosis in men has still to be confirmed. To evaluate the effect of low‐volume/high‐intensity (HIT)‐DRT on bone mineral density (BMD) and skeletal muscle mass index (SMI) in men with osteosarcopenia, we initiated the Franconian Osteopenia and Sarcopenia Trial (FrOST). Forty‐three sedentary community‐dwelling older men (aged 73 to 91 years) with osteopenia/osteoporosis and SMI‐based sarcopenia were randomly assigned to a HIT‐RT exercise group (EG; n = 21) or a control group (CG; n = 22). HIT‐RT provided a progressive, periodized single‐set DRT on machines with high intensity, effort, and velocity twice a week, while CG maintained their lifestyle. Both groups were adequately supplemented with whey protein, vitamin D, and calcium. Primary study endpoint was integral lumbar spine (LS) BMD as determined by quantitative computed tomography. Core secondary study endpoint was SMI as determined by dual‐energy X‐ray absorptiometry. Additional study endpoints were BMD at the total hip and maximum isokinetic hip−/leg‐extensor strength (leg press). After 12 months of exercise, LS‐BMD was maintained in the EG and decreased significantly in the CG, resulting in significant between‐group differences (p < 0.001; standardized mean difference [SMD] = 0.90). In parallel, SMI increased significantly in the EG and decreased significantly in the CG (p < 0.001; SMD = 1.95). Total hip BMD changes did not differ significantly between the groups (p = 0.064; SMD = 0.65), whereas changes in maximum hip−/leg‐extensor strength were much more prominent (p < 0.001; SMD = 1.92) in the EG. Considering dropout (n = 2), attendance rate (95%), and unintended side effects/injuries (n = 0), we believe our HIT‐RT protocol to be feasible, attractive, and safe. In summary, we conclude that our combined low‐threshold HIT‐RT/protein/vitamin D/calcium intervention was feasible, safe, and effective for tackling sarcopenia and osteopenia/osteoporosis in older men with osteosarcopenia.
Background
Hypophosphatasia (HPP) is a rare, inherited metabolic disorder caused by loss-of-function mutations in the ALPL gene that encodes the tissue-nonspecific alkaline phosphatase TNAP (ORPHA 436). Its clinical presentation is highly heterogeneous with a remarkably wide-ranging severity. HPP affects patients of all ages. In children HPP-related musculoskeletal symptoms may mimic rheumatologic conditions and diagnosis is often difficult and delayed. To improve the understanding of HPP in children and in order to shorten the diagnostic time span in the future we studied the natural history of the disease in our large cohort of pediatric patients. This single centre retrospective chart review included longitudinal data from 50 patients with HPP diagnosed and followed at the University Children's Hospital Wuerzburg, Germany over the last 25 years.
Results
The cohort comprises 4 (8%) perinatal, 17 (34%) infantile and 29 (58%) childhood onset HPP patients. Two patients were deceased at the time of data collection. Diagnosis was based on available characteristic clinical symptoms (in 88%), low alkaline phosphatase (AP) activity (in 96%), accumulating substrates of AP (in 58%) and X-ray findings (in 48%). Genetic analysis was performed in 48 patients (31 compound heterozygous, 15 heterozygous, 2 homozygous mutations per patient), allowing investigations on genotype-phenotype correlations. Based on anamnestic data, median age at first clinical symptoms was 3.5 months (min. 0, max. 107), while median time to diagnosis was 13 months (min. 0, max. 103). Common symptoms included: impairment of motor skills (78%), impairment of mineralization (72%), premature loss of teeth (64%), musculoskeletal pain and craniosynostosis (each 64%) and failure to thrive (62%). Up to now 20 patients started medical treatment with Asfotase alfa.
Conclusions
Reported findings support the clinical perception of HPP being a chronic multi-systemic disease with often delayed diagnosis. Our natural history information provides detailed insights into the prevalence of different symptoms, which can help to improve and shorten diagnostics and thereby lead to an optimised medical care, especially with promising therapeutic options such as enzyme-replacement-therapy with Asfotase alfa in mind.
Objective
As native cartilage consists of different phenotypical zones, this study aims to fabricate different types of neocartilage constructs from collagen hydrogels and human mesenchymal stromal cells (MSCs) genetically modified to express different chondrogenic factors.
Design
Human MSCs derived from bone-marrow of osteoarthritis (OA) hips were genetically modified using adenoviral vectors encoding sex-determining region Y-type high-mobility-group-box (SOX)9,transforming growth factor beta (TGFB) 1or bone morphogenetic protein (BMP) 2cDNA, placed in type I collagen hydrogels and maintained in serum-free chondrogenic media for three weeks. Control constructs contained unmodified MSCs or MSCs expressing GFP. The respective constructs were analyzed histologically, immunohistochemically, biochemically, and by qRT-PCR for chondrogenesis and hypertrophy.
Results
Chondrogenesis in MSCs was consistently and strongly induced in collagen I hydrogels by the transgenesSOX9,TGFB1andBMP2as evidenced by positive staining for proteoglycans, chondroitin-4-sulfate (CS4) and collagen (COL) type II, increased levels of glycosaminoglycan (GAG) synthesis, and expression of mRNAs associated with chondrogenesis. The control groups were entirely non-chondrogenic. The levels of hypertrophy, as judged by expression of alkaline phosphatase (ALP) and COL X on both the protein and mRNA levels revealed different stages of hypertrophy within the chondrogenic groups (BMP2>TGFB1>SOX9).
Conclusions
Different types of neocartilage with varying levels of hypertrophy could be generated from human MSCs in collagen hydrogels by transfer of genes encoding the chondrogenic factorsSOX9,TGFB1andBMP2. This technology may be harnessed for regeneration of specific zones of native cartilage upon damage.
Background
The role of cement-augmented screw fixation for calcaneal fracture treatment remains unclear. Therefore, this study was performed to biomechanically analyze screw osteosynthesis by reinforcement with either a calcium phosphate (CP)-based or polymethylmethacrylate (PMMA)-based injectable bone cement.
Methods
A calcaneal fracture (Sanders type IIA) including a central cancellous bone defect was generated in 27 synthetic bones, and the specimens were assigned to 3 groups. The first group was fixed with four screws (3.5 mm and 6.5 mm), the second group with screws and CP-based cement (Graftys (R) QuickSet; Graftys, Aix-en-Provence, France), and the third group with screws and PMMA-based cement (Traumacem (TM) V+; DePuy Synthes, Warsaw, IN, USA). Biomechanical testing was conducted to analyze peak-to-peak displacement, total displacement, and stiffness in following a standardized protocol.
Results
The peak-to-peak displacement under a 200-N load was not significantly different among the groups; however, peak-to-peak displacement under a 600- and 1000-N load as well as total displacement exhibited better stability in PMMA-augmented screw osteosynthesis compared to screw fixation without augmentation. The stiffness of the construct was increased by both CP- and PMMA-based cements.
Conclusion
Addition of an injectable bone cement to screw osteosynthesis is able to increase fixation strength in a biomechanical calcaneal fracture model with synthetic bones. In such cases, PMMA-based cements are more effective than CP-based cements because of their inherently higher compressive strength. However, whether this high strength is required in the clinical setting for early weight-bearing remains controversial, and the non-degradable properties of PMMA might cause difficulties during subsequent interventions in younger patients.
Vitamin D deficiency is a global health concern that is estimated to afflict over one billion people globally. The major role of vitamin D is that of a regulator of calcium and phosphate metabolism, thus, being essential for proper bone mineralisation. Concomitantly, vitamin D is known to exert numerous extra-skeletal actions. For example, it has become evident that vitamin D has direct anti-proliferative, pro-differentiation and pro-apoptotic actions on cancer cells. Hence, vitamin D deficiency has been associated with increased cancer risk and worse prognosis in several malignancies. We have recently demonstrated that vitamin D deficiency promotes secondary cancer growth in bone. These findings were partly attributable to an increase in bone remodelling but also through direct effects of vitamin D on cancer cells. To date, very little is known about vitamin D status of patients with bone tumours in general. Thus, the objective of this study was to assess vitamin D status of patients with diverse bone tumours. Moreover, the aim was to elucidate whether or not there is an association between pre-diagnostic vitamin D status and tumour malignancy in patients with bone tumours.
In a multi-center analysis, 25(OH)D, PTH and calcium levels of 225 patients that presented with various bone tumours between 2017 and 2018 were assessed. Collectively, 76% of all patients had insufficient vitamin D levels with a total mean 25(OH)D level of 21.43 ng/ml (53.58 nmol/L). In particular, 52% (117/225) of patients were identified as vitamin D deficient and further 24% of patients (55/225) were vitamin D insufficient. Notably, patients diagnosed with malignant bone tumours had significantly lower 25(OH)D levels than patients diagnosed with benign bone tumours [19.3 vs. 22.75 ng/ml (48.25 vs. 56.86 nmol/L); p = 0.04).
In conclusion, we found a widespread and distressing rate of vitamin D deficiency and insufficiency in patients with bone tumours. However, especially for patients with bone tumours sufficient vitamin D levels seem to be of great importance. Thus, we believe that 25(OH)D status should routinely be monitored in these patients. Collectively, there should be an increased awareness for physicians to assess and if necessary correct vitamin D status of patients with bone tumours in general or of those at great risk of developing bone tumours.
Hypophosphatasia (HPP) is a rare genetic disease with diverse symptoms and a heterogeneous severity of onset with underlying mutations in the ALPL gene encoding the ectoenzyme Tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP). Considering the establishment of zebrafish (Danio rerio) as a new model organism for HPP, the aim of the study was the spatial and temporal analysis of alpl expression in embryos and adult brains. Additionally, we determined functional consequences of Tnap inhibition on neural and skeletal development in zebrafish. We show that expression of alpl is present during embryonic stages and in adult neuronal tissues. Analyses of enzyme function reveal zones of pronounced Tnap-activity within the telencephalon and the mesencephalon. Treatment of zebrafish embryos with chemical Tnap inhibitors followed by axonal and cartilage/mineralized tissue staining imply functional consequences of Tnap deficiency on neuronal and skeletal development. Based on the results from neuronal and skeletal tissue analyses, which demonstrate an evolutionary conserved role of this enzyme, we consider zebrafish as a promising species for modeling HPP in order to discover new potential therapy strategies in the long-term.
Background
While multiple in vitro studies examined mesenchymal stromal cells (MSCs) derived from bone marrow or hyaline cartilage, there is little to no data about the presence of MSCs in the joint capsule or the ligamentum capitis femoris (LCF) of the hip joint. Therefore, this in vitro study examined the presence and differentiation potential of MSCs isolated from the bone marrow, arthritic hyaline cartilage, the LCF and full-thickness samples of the anterior joint capsule of the hip joint.
Methods
MSCs were isolated and multiplied in adherent monolayer cell cultures. Osteogenesis and adipogenesis were induced in monolayer cell cultures for 21 days using a differentiation medium containing specific growth factors, while chondrogenesis in the presence of TGF-ss1 was performed using pellet-culture for 27 days. Control cultures were maintained for comparison over the same duration of time. The differentiation process was analyzed using histological and immunohistochemical stainings as well as semiquantitative RT-PCR for measuring the mean expression levels of tissue-specific genes.
Results
This in vitro research showed that the isolated cells from all four donor tissues grew plastic-adherent and showed similar adipogenic and osteogenic differentiation capacity as proven by the histological detection of lipid droplets or deposits of extracellular calcium and collagen type I. After 27 days of chondrogenesis proteoglycans accumulated in the differentiated MSC-pellets from all donor tissues. Immunohistochemical staining revealed vast amounts of collagen type II in all differentiated MSC-pellets, except for those from the LCF. Interestingly, all differentiated MSCs still showed a clear increase in mean expression of adipogenic, osteogenic and chondrogenic marker genes. In addition, the examination of an exemplary selected donor sample revealed that cells from all four donor tissues were clearly positive for the surface markers CD44, CD73, CD90 and CD105 by flow cytometric analysis.
Conclusions
This study proved the presence of MSC-like cells in all four examined donor tissues of the hip joint. No significant differences were observed during osteogenic or adipogenic differentiation depending on the source of MSCs used. Further research is necessary to fully determine the tripotent differentiation potential of cells isolated from the LCF and capsule tissue of the hip joint.
Background: The soft tissue of the central pretibial area is difficult to reconstruct often requiring free tissue transfer. Especially medi- cally compromised patients are not ideal candidates for free tissue transfer and may benefit from expeditiously harvested local flaps with limited donor site morbidity. As muscle flaps are rare, pedi- cled flaps based on lateral perforators represent an alternative as the arc of rotation can often be limited to 90 °.
Material and Methods: A retrospective analysis of patient data was conducted to identify patients over the age of 60 years with comor- bidities that underwent pretibial soft tissue reconstruction with a single-pedicle perforator flap. Patient demographics, size and cause of the defect, flap dimension, arc of rotation and complications were recorded.
Results: Five patients with an average age of 71.4 years were in- cluded. The arc of rotation was 69 °, all flaps healed. There were two recurrences of osteomyelitis.
Conclusion: Lateral perforators originating from the anterior tib- ial artery or peroneal artery are adequate source vessels for single pedicled perforator flaps even in medically compromised patients. A perforator located proximal to the defect allows limiting the arcof rotation to less than 90 °, which increases the safety of the flap. Patients benefit from a simple procedure without a microvascular anastomosis and a donor site confined to one extremity
Background
Surgical reattachment of the tendon is still the gold standard for ruptures of the distal biceps brachii tendon. Several fixation techniques have been described in the literature, with suture anchors being one of the most common fixation techniques. Currently, there is no data available on how many anchors are required for a safe and stable refixation. In this case report clinical data of a patient with non-simultaneous bilateral distal biceps tendon ruptures treated with a different number of suture anchors for each side (one vs. two) are demonstrated.
Case presentation
A 47-year-old factory worker suffered a rupture of the distal biceps tendon on both arms following two different occasions. The left side was fixed using a single suture anchor, while refixation on the right side was performed with two anchors. The patient was prospectively followed for one year. Functional outcome was assessed using the Andrews Carson Score (ACS), the Oxford Elbow Score (OES), and the Disabilities of Arm, Shoulder and Hand (DASH) Score after six, twelve, 24 and 48 weeks. Furthermore, an isokinetic strength measurement for flexion strength was performed after 24 and 48 weeks. After 48 weeks the patient presented with excellent functional outcome scores and no follow-up complications. During the follow-up period, no differences in the functional scores nor in the isokinetic flexion strength measurement could be detected. Furthermore, no radiological complications (like heterotopic ossifications) could be detected in the postoperative radiographs after one year.
Conclusions
Anatomic reattachment of the distal biceps tendon is a successful operative treatment option for distal biceps tendon ruptures. Suture anchor fixation remains one of the most common techniques, as it allows fast surgery and provides good results with respect to range of motion (ROM) and functional scoring according to the current literature. However, the number of anchors required for a stable fixation remains unclear. As indicated by our presented case, we hypothesize, that there are no significant differences between a one-point or a two-point fixation. In the presented case report, no intraindividual differences between the usage of one versus two suture anchors were evident in the short-term follow-up.
Background
Mesenchymal stem cell (MSC) based-treatments of cartilage injury are promising but impaired by high levels of hypertrophy after chondrogenic induction with several bone morphogenetic protein superfamily members (BMPs). As an alternative, this study investigates the chondrogenic induction of MSCs via adenoviral gene-delivery of the transcription factor SOX9 alone or in combination with other inducers, and comparatively explores the levels of hypertrophy and end stage differentiation in a pellet culture system in vitro.
Methods
First generation adenoviral vectors encoding SOX9, TGFB1 or IGF1 were used alone or in combination to transduce human bone marrow-derived MSCs at 5 x 10\(^2\) infectious particles/cell. Thereafter cells were placed in aggregates and maintained for three weeks in chondrogenic medium. Transgene expression was determined at the protein level (ELISA/Western blot), and aggregates were analysed histologically, immunohistochemically, biochemically and by RT-PCR for chondrogenesis and hypertrophy.
Results
SOX9 cDNA was superior to that encoding TGFB1, the typical gold standard, as an inducer of chondrogenesis in primary MSCs as evidenced by improved lacuna formation, proteoglycan and collagen type II staining, increased levels of GAG synthesis, and expression of mRNAs associated with chondrogenesis. Moreover, SOX9 modified aggregates showed a markedly lower tendency to progress towards hypertrophy, as judged by expression of the hypertrophy markers alkaline phosphatase, and collagen type X at the mRNA and protein levels.
Conclusion
Adenoviral SOX9 gene transfer induces chondrogenic differentiation of human primary MSCs in pellet culture more effectively than TGFB1 gene transfer with lower levels of chondrocyte hypertrophy after 3 weeks of in vitro culture. Such technology might enable the formation of more stable hyaline cartilage repair tissues in vivo.
Objective
This study aimed to compare a state‐of‐the‐art bioelectrical impedance analysis (BIA) device with two‐point Dixon magnetic resonance imaging (MRI) for the quantification of visceral adipose tissue (VAT) as a health‐related risk factor.
Methods
A total of 63 male participants were measured using a 3‐T MRI scanner and a segmental, multifrequency BIA device. MRI generated fat fraction (FF) maps, in which VAT volume, total abdominal adipose tissue volume, and FF of visceral and total abdominal compartments were quantified. BIA estimated body fat mass and VAT area.
Results
Coefficients of determination between abdominal (r\(^{2}\) = 0.75) and visceral compartments (r\(^{2}\) = 0.78) were similar for both groups, but slopes differed by a factor of two. The ratio of visceral to total abdominal FF was increased in older men compared with younger men. This difference was not detected with BIA. MRI and BIA measurements of the total abdominal volume correlated moderately (r\(^{2}\) = 0.31‐0.56), and visceral measurements correlated poorly (r\(^{2}\) = 0.13‐0.44).
Conclusions
Visceral BIA measurements agreed better with MRI measurements of the total abdomen than of the visceral compartment, indicating that BIA visceral fat area assessment cannot differentiate adipose tissue between visceral and abdominal compartments in young and older participants.
The topical application of tranexamic acid (TXA) helps to prevent post-operative blood loss in total joint replacements. Despite these findings, the effects on articular and periarticular tissues remain unclear. Therefore, this in vitro study examined the effects of varying exposure times and concentrations of TXA on proliferation rates, gene expression and differentiation capacity of chondrocytes and human mesenchymal stromal cells (hMSCs), which underwent osteogenic differentiation. Chondrocytes and hMSCs were isolated and multiplied in monolayer cell cultures. Osteogenic differentiation of hMSCs was induced for 21 days using a differentiation medium containing specific growth factors. Cell proliferation was analyzed using ATP assays. Effects of TXA on cell morphology were examined via light microscopy and histological staining, while expression levels of tissue-specific genes were measured using semiquantitative RT-PCR. After treatment with 50 mg/mL of TXA, a decrease in cell proliferation rates was observed. Furthermore, treatment with concentrations of 20 mg/mL of TXA for at least 48 h led to a visible detachment of chondrocytes. TXA treatment with 50 mg/mL for at least 24 h led to a decrease in the expression of specific marker genes in chondrocytes and osteogenically differentiated hMSCs. No significant effects were observed for concentrations beyond 20 mg/mL of TXA combined with exposure times of less than 24 h. This might therefore represent a safe limit for topical application in vivo. Further research regarding in vivo conditions and effects on hMSC functionality are necessary to fully determine the effects of TXA on articular and periarticular tissues.
Tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) is a ubiquitously expressed enzyme that is best known for its role during mineralization processes in bones and skeleton. The enzyme metabolizes phosphate compounds like inorganic pyrophosphate and pyridoxal-5′-phosphate to provide, among others, inorganic phosphate for the mineralization and transportable vitamin B6 molecules. Patients with inherited loss of function mutations in the ALPL gene and consequently altered TNAP activity are suffering from the rare metabolic disease hypophosphatasia (HPP). This systemic disease is mainly characterized by impaired bone and dental mineralization but may also be accompanied by neurological symptoms, like anxiety disorders, seizures, and depression. HPP characteristically affects all ages and shows a wide range of clinical symptoms and disease severity, which results in the classification into different clinical subtypes. This review describes the molecular function of TNAP during the mineralization of bones and teeth, further discusses the current knowledge on the enzyme’s role in the nervous system and in sensory perception. An additional focus is set on the molecular role of TNAP in health and on functional observations reported in common laboratory vertebrate disease models, like rodents and zebrafish.
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.
Hypophosphatasia (HPP) is a rare, inherited, metabolic disease characterized by tissue‐nonspecific alkaline phosphatase deficiency resulting in musculoskeletal and systemic clinical manifestations. This observational study evaluated the effectiveness of enzyme replacement therapy with asfotase alfa on physical function and health‐related quality of life (HRQoL) among adults with pediatric‐onset HPP who received asfotase alfa for 12 months at a single center (ClinicalTrial.gov no.: NCT03418389). Primary outcomes evaluated physical function with the 6‐minute walk test (6MWT), timed up‐and‐go (TUG) test, Short Physical Performance Battery (SPPB), and handheld dynamometry (HHD). Secondary outcome measures included the Lower Extremity Functional Scale (LEFS), pain prevalence/intensity, and pain medication use; HRQoL was evaluated using the 36‐Item Short‐Form Health Survey version 2 (SF‐36v2). Safety data were collected throughout the study. All 14 patients (11 women) had compound heterozygous ALPL gene mutations and ≥1 HPP bone manifestation, including history of ≥1 fracture. Mean (min, max) age was 51 (19 to 78) years. From baseline to 12 months of treatment, median 6MWT distance increased from 267 m to 320 m (n = 13; p = 0.023); median TUG test time improved from 14.4 s to 11.3 s (n = 9; p = 0.008). Specific components of the SPPB also improved significantly: median 4‐m gait speed increased from 0.8 m/s to 1.1 m/s (n = 10; p = 0.007) and median repeated chair‐rise time improved from 22 s to 13 s (n = 9; p = 0.008). LEFS score improved from 24 points to 53 points (n = 10; p = 0.002). Improvements in HHD were not clinically significant. SF‐36v2 Physical Component Score (PCS) improved after 12 months of treatment (n = 9; p = 0.010). Pain level did not change significantly from baseline to 12 months of treatment. There were significant improvements on chair‐rise time and SF‐36v2 PCS by 3 months, and on TUG test time after 6 months. No new safety signals were identified. These results show the real‐world effectiveness of asfotase alfa in improving physical functioning and HRQoL in adults with pediatric‐onset HPP. © 2020 The Authors. JBMR Plus published by Wiley Periodicals LLC on behalf of American Society for Bone and Mineral Research.
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.
Revision Arthroplasty Through the Direct Anterior Approach Using an Asymmetric Acetabular Component
(2020)
Despite increasing numbers of primary hip arthroplasties performed through the direct anterior approach (DAA), there is a lack of literature on DAA revision arthroplasty. The present study was performed in order to evaluate outcomes and revision rates after revision through the DAA using an asymmetric acetabular component with optional intra- and extramedullary fixation. In a retrospective cohort study, we analyzed prospectively collected data of 57 patients (61 hips, 43 female, 18 male) who underwent aseptic acetabular component revision through the DAA with the abovementioned implant system between January 2015 and December 2017. The mean follow-up was 40 months (12–56). Survival rates were estimated using the Kaplan–Meier method. All complications were documented and functional outcomes were assessed pre- and postoperatively. Kaplan–Meier analysis revealed an estimated five-year implant survival of 97% (confidence interval CI 87–99%). The estimated five-year survival with revision for any cause was 93% (CI 83–98%). The overall revision rate was 6.6% (n = 4). Two patients had to undergo revision due to periprosthetic infection (3.3%). In one patient, the acetabular component was revised due to aseptic loosening four months postoperatively. Another patient suffered from postoperative iliopsoas impingement and was treated successfully by arthroscopic iliopsoas tenotomy. Two (3.3%) of the revised hips dislocated postoperatively. The mean Harris Hip Score improved from 35 (2–66) preoperatively to 86 (38–100) postoperatively (p < 0.001). The hip joint’s anatomical center of rotation was restored at a high degree of accuracy. Our findings demonstrate that acetabular revision arthroplasty through the DAA using an asymmetric acetabular component with optional intra- and extramedullary fixation is safe and practicable, resulting in good radiographic and clinical midterm results.
Hintergrund: Die Entwicklung minimal-invasiver gewebeschonender Zugangswege in der Hüftendoprothetik ist im Allgemeinen mit einer schnelleren Rehabilitation, einer Verringerung der postoperativen Schmerzen und einem erhöhten Patientenkomfort verbunden. Das Ziel dieser Studie war es, einen anterioren minimal-invasiven mit einem transglutealen lateralen Zugangsweg für Hüftgelenksersatzoperationen in Bezug auf postoperatives Schmerzniveau, den Schmerzmittelgebrauch, die Länge des Krankenhausaufenthalts und die Zeit bis zum Erreichen eines definierten physiotherapeutischen Therapiezieles zu vergleichen.
Methoden: In dieser retrospektiven Kohortenstudie untersuchten wir 200 Patienten, die sich einer Hüftendoprothesenimplantation unterzogen. Gruppe I (n = 100) erhielt einen minimal-invasiven anterioren Hüftzugang (modifiziert nach Smith-Peterson), Gruppe II (n = 100) erhielt einen lateralen transglutealen Zugang (nach Bauer). Die Untersuchungsziele waren der Schmerz in Ruhe und während der Physiotherapie, der Schmerzmittelgebrauch, die Länge des stationären Aufenthaltes sowie die Zeitdauer bis zum Erreichen des physiotherapeutischen Therapiezieles.
Ergebnisse: Die Patienten der Gruppe I konsumierten weniger Schmerzmedikamente (19,6 ± 6,9 mg Piritramid gegenüber 23,6 ± 11,3 mg; p = 0,005) und hatten in der frühen postoperativen Phase weniger Schmerzen (Operationstag: VAS 1,3 ± 1 gegenüber 2,3 ± 1,3, p = 0,0001, erster postoperativer Tag: VAS 0,41 ± 0,8 vs. 0,66 ± 1,1, p = 0,036). Die Zeit bis zum Erreichen des definierten Therapiezieles (6,4 ± 2 Tage gegenüber 7,4 ± 2,1 Tagen; p = 0,001) und die Dauer des Krankenhausaufenthalts waren kürzer (10,2 ± 1,9 Tage gegenüber 13,4 ± 1,6 Tagen; p = 0,0001) für Gruppe I. Die Schmerzen während der Physiotherapie waren jedoch am dritten und sechsten bis neunten Tag nach der Operation im Vergleich zu Gruppe II höher (p = 0,001–0,013).
Schlussfolgerung: Die Implantation einer Hüftprothese über einen minimal-invasiven anterioren Zugang führt in der direkt postoperativen Phase zu einer Reduktion des Schmerzniveaus und des Schmerzmittelgebrauchs. Zusätzlich werden das Erreichen des physiotherapeutischen Therapiezieles und die Länge des stationären Aufenthaltes positiv beeinflusst. Den höheren Schmerzen während der Physiotherapie könnte durch eine Reduktion der erlaubten Gewichtsbelastung in der frühen postoperativen Phase entgegengewirkt werden.
Osteoporose wird definiert als erworbene, generalisierte Skeletterkrankung, die durch eine verminderte Knochenfestigkeit und einen pathologischen Knochenverlust charakterisiert wird. Durch die Störung der Mikroarchitektur kommt es zu strukturellen und funktionellen Defiziten im Sinne von Fragilitätsfrakturen. Mechanische Stimulation erhält die Gewebemasse und stimuliert deren kontinuierliche Anpassung. Östrogene spielen bei der Entwicklung, dem Wachstum und der Regeneration des Knochens eine bedeutende Rolle und wirken über Bindung an die Östrogenrezeptoren ER und ER in bestimmten Zielgeweben. Östrogenrezeptoren sind unverändert sehr geeignete Targets für die Entwicklung von Medikamenten im Rahmen der Osteoporosetherapie wie z.B. die selektiven Östrogen-Rezeptor-Modulatoren (SERMs). Die molekulare Klärung der Einflüsse von ER und ER ist unverändert von großer klinischer Bedeutung. Die Herstellung stabiler Zelllinien mit Überexpression von Reportergenkonstrukten und Rezeptoren kann dabei hilfreich sein. In dieser Arbeit wurde eine stabile Zelllinie mit Überexpression von ERβ etabliert, die unterschiedliche Wirkung von ER und ER wurden analysiert und die Effekte von zyklischer Dehnung auf Reportergenexpression unter der Kontrolle von mechanosensitiven responsiven Elementen wurden charakterisiert.
Infektionen des Schultergelenks gehen mit hoher Mortalität und Morbidität einher. Ihre Diagnostik und Therapie stellen häufig eine Herausforderung dar. Zudem ist - im Gegensatz zu Infektionen von Hüfte und Knie - die schulterspezifische Datenlage spärlich, es mangelt an evidenzbasierten Diagnose- und Therapiealgorithmen.
Diese Arbeit evaluiert unter anderem 1) den Erfolg der mehrzeitigen Implantation reverser Schulterendoprothesen zur Therapie von Infektionen des Glenohumeralelenks, 2) das schulterspezifische Keimspektrum, 3) den Stellenwert einer präoperativen Gelenkpunktion und 3) den Stellenwert einer Gelenkspunktion bei einliegendem Spacer.
Es handelt sich um eine retrospektive Studie mit prospektiver Datenerfassung an insgesamt 41 Patienten, welche zwischen 2007-2015 in der Orthopädischen Klinik König-Ludwig-Haus (Würzburg) die mehrzeitige Implantation einer Schulterendoprothese mit zwischenzeitlicher Implantation eines PMMA-Spacers auf Grund einer Infektion des Glenohumeralgelenks erhalten haben.
Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass Infektionen des Glenohumeralgelenks gehäuft multimorbide, voroperierte Patienten betreffen. Die Haupterreger waren Cutibakterien und koagulasenegative Staphylokokken, insbesondere S. epidermidis. Diese Erreger sollten bei einer kalkulierten Antibiotikatherapie immer berücksichtigt werden.
Mikrobiologische Kulturen der präoperative Gelenkpunktion zeigten eine mäßige Sensitivität (58%) bei guter Spezifität (89%). Die Punktion kann somit keinen sicheren Infektionsausschluss bieten, ermöglicht im Falle eines Keimnachweises jedoch die gezielte antibiotische Therapie sowie die Anpassung der Antibiotika im Spacer und hat somit einen berechtigten Stellenwert in der Infektionsdiagnostik. Die Punktion bei einliegendem Spacer zeigte eine Sensitivität von 0%, ihre routinemäßige Durchführung sollte daher sehr kritisch hinterfragt werden.
Für die Therapie mit mehrzeitiger Implantation einer reversen Schulterendoprothese zeigte sich eine Infektionseradikationsrate von 87% und ein kumulatives infektionsfreies Überleben von 91% nach 128 Monaten. Die Funktionalität der Schulter blieb hinter der Funktion der Gegenseite zurück, war jedoch ausreichend um die eigenständige Versorgung und die Durchführung von Alltagsaktivitäten zu ermöglichen. Die große Mehrzahl der Patienten hatte keine/minimale Schmerzen.
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.
Eine retrospektive Studie anhand von Patientenunterlagen zum Blutverlust, Transfusionshäufigkeit und postoperativen Komplikationen bei Knie-Endo-Prothesen mit systemischer Gabe von 500 mg Tranexamsäure kurz vor Eröffnung der Blutleere! 229 Patienten in der Studiengruppe, von denen 9 eine erlaubte Wiederholungsdosis erhalten hatten, wurden verglichen mit 231 Patienten, die keine Tranexamsäure erhalten hatten. 3 Patienten der Studiengruppe gegenüber 14 Patienten der Kontrollgruppe benötigten eine Bluttransfusion. In der Studiengruppe war der niedrigste postoperative Hb bei 71,2% der Patienten 10 g/dl oder höher. In der Kontrollgruppe war es nur bei 49,4% der Patienten der Fall. Durch die Gabe von Tranexamsäure konnte der durchschnittliche, berechnete Blutverlust bei Männern von etwa 1850 ml auf 1450 ml und bei Frauen von etwa 1300 ml auf etwa 1000 ml gesenkt werden. Die Unterschiede waren signifikant! Im beobachteten Kollektiv konnte keine Steigerung der Rate an Thrombosen oder thrombembolischen Ereignissen festgestellt werden. Das Antifibrinolytikum Tranexamsäure ist in dieser niedrigen Dosierung effektiv und scheint sicher zu sein.
Fragestellung: Epidemiologisch zeigt sich seit einigen Jahren ein Anstieg der Fallzahlen von Hüftpannenrevisionen. Zudem gewinnt die Lebensqualität der älter werdenden Bevölkerung zunehmend an Bedeutung. Eine Herausforderung für den behandelnden Chirurgen stellt insbesondere die Versorgung von größeren acetabulären Defekten dar. In dieser Studie wurden klinische und radiologische Ergebnisse von Hüftpfannenrevisionen, die durch ein kranial aufgesockeltes, längsovales Revisionspfannensystem versorgt wurden, untersucht. Ferner sollten mögliche Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis ermittelt werden.
Methodik: In einer retrospektiven monozentrischen Studie wurden 155 Patienten, die im Zeitraum von 2009 bis 2016 mit Kranialpfannen versorgt wurden, nachuntersucht und Scores erhoben. Ein Unbedenklichkeitsbescheid der Ethikkommission der Universität Würzburg lag vor.
Ergebnisse: Das Follow-up lag im Durchschnitt bei 53 Monaten. Es wurden 9 AAOS I Defekte, 25 AAOS II Defekte, 100 AAOS III Defekte und 21 AAOS IV-Defekte nachuntersucht. Das kumulative Gesamtüberleben nach Kaplan-Meier betrug für diesen Follow-up Zeitraum 93,4% (CI 89,1-97,6%). Das revisionsfreie Überleben lag bei 84,0% (CI 77,9-90,1%). Es konnte eine signifikante Schmerzreduktion auf einer visuellen Analogskala belegt werden (5,9 präoperativ vs. 1,1 postoperativ). Der Harris-Hip-Score verbesserte sich hochsignifikant von 56,4 präoperativ auf 73,2 postoperativ. Ferner konnte in allen Dimensionen des Euroqols eine signifikante Verbesserung nachgewiesen werden. Der Gesundheitszustand der Patienten wurde anhand des SF-12 bestimmt. Als Ergebnis zeigte sich verglichen mit der Referenzpopulation eine leicht erniedrigte physische Gesundheit und eine geringgradig erhöhte psychische Gesundheit.
Im Rahmen dieser Arbeit konnten einige signifikante Einflussfaktoren auf das Operationsergebnis ermittelt werden: Das männliche Geschlecht ist mit einem signifikant besseren funktionellen Outcome assoziiert (HHS 87,7 vs. 74,2). Zudem gaben Männer auf der visuellen Analogskala eine signifikant geringere Schmerzintensität an (0,65 vs. 1,5). Darüber hinaus konnte belegt werden, dass höhergradige Defekttypen mit einem schlechteren funktionellen Outcome vergesellschaftet sind. Das funktionelle Outcome unterscheidet sich zudem signifikant in Abhängigkeit vom Alter der Patienten zum Zeitpunkt der Operation. Patienten unter 70 Jahren erreichten im Durchschnitt signifikant höhere Punktzahlen im Harris-Hip-Score (82,2 vs. 77,3). Septische Indikationen standen verglichen mit aseptischen Lockerungen ebenfalls in Assoziation mit einem schlechteren funktionellen Outcome (HHS 74,6 vs. 81,9).
Schlussfolgerung: Anhand der im Zuge dieser Arbeit ermittelten Überlebensrate, einer Verbesserung der Funktionalität im Hüftgelenk und einer nachgewiesenen Schmerzreduktion konnten gute kurz- bis mittelfristige Ergebnisse für das vorliegende Implantatsystem gezeigt werden. Als Einflussfaktoren auf das klinische Outcome konnten das Geschlecht, der zugrunde liegende Defekttyp, das Alter zum OP-Zeitpunkt und eine septische oder aseptische Indikation ermittelt werden.
Aufgrund des demographischen Wandels mit einer zunehmend älter werdenden Bevölkerung ist die Zahl der Knieprothesen und vor allem auch der Revisionsoperationen in den letzten Jahren deutlich gestiegen. Mit ebenfalls zunehmendem medizinischem Anspruch wurden die bestehenden Prothesenmodelle stetig weiter entwickelt.
Ziel der vorliegenden Studie war es, in einer prospektiv angelegten einfach verblindeten Studie zwei verschiedene Rotating-Hinge-Revisionsprothesen unterschiedlicher Hersteller miteinander zu vergleichen und sie auf ihr klinisches Outcome zu überprüfen.
Von Juni 2012 bis Mai 2013 wurden insgesamt 25 Patienten in die Studie aufgenommen und dann bis zu 12 Monate nach erfolgter Revisionsoperation nachuntersucht. Die Zuteilung der Prothesenarten erfolgte randomisiert, sodass 13 Patienten die Prothese „EnduRo“ und 12 Patienten die Prothese „Endo-Modell“ erhielten. Als Vergleichswerte wurden klinische Scores herangezogen.
In der Untersuchung zeigten beiden Vergleichsgruppen insgesamt eine deutliche Schmerzreduktion sowie eine Funktionsverbesserungen in allen erhobenen Scores. Zwar erreichten die Patienten der Gruppe „Endo-Modell“ etwas höhere Punktwerte, jedoch waren die Unterschiede im Vergleich zur Patientengruppe „EnduRo“ im durchgeführten Zweistichproben-T-Test nicht statistisch signifikant.
Trotz ständiger Weiterentwicklung der modernen Endoprothetik weist ein künstliches Gelenk auch heute eine begrenzte Haltbarkeit auf. Insbesondere bei der Versorgung jüngerer Patienten mit gestiegener Lebenserwartung wird häufig die Prothesenstandzeit aufgebraucht und ein komplizierter Revisionseingriff notwendig. Hierbei ist die aseptische Prothesenlockerung der häufigste Grund für den Austausch eines Implantates. Das Knochenmark des betreffenden Knochens enthält humane Mesenchymale Stammzellen (hMSC), die zur Aufrechterhaltung und Regeneration des Bindegewebes und des Knochens selbst beitragen. Ob diese Zellen z.B. durch ein Proliferations- oder Differenzierungsdefizit eine Rolle in der Ätiologie einer aseptischen Prothesenlockerung spielen, ist bisher nicht abschließend geklärt.
In der vorliegenden Arbeit wurde die regenerative Kapazität von hMSC von zwei Spendergruppen untersucht und verglichen: Als Wechselgruppe dienten Patienten, bei denen es zu einer aseptischen Prothesenlockerung und der Notwendigkeit eines Revisionseingriffes (Wechseloperation) gekommen war. Patienten, denen primär eine Hüft- oder Kniegelenksendoprothese eingesetzt wurde, bildeten die Kontrollgruppe. Zur Beurteilung der regenerativen Eigenschaften der hMSC wurde zum einen das Wachstums- und Alterungsverhalten in Zellkultur zum anderen die in vitro Differenzierungskapazität untersucht.
Die Knieendoprothetik verzeichnet in den letzten Jahren steigende Zahlen, was wiederum steigende Zahlen an Revisionen zur Folge hat. Diese Studie hat die Gründe für Revisionen ermittelt. Hierzu wurden 1245 Operationen gesammelt und ausgewertet. Instabilität, Infektion und aseptische Lockerungen stellen die Hauptgründe für eine Revisionsoperation dar. Es wurden zusätzlich verschiedene Zeiträume zwischen Primärimplantation und Revision unterteilt und die jeweiligen Gründe ermittelt.
In vorliegender Dissertation wurden die Langzeitergebnisse hinsichtlich der Lebensqualität der Patienten, die sich im Zeitraum 2002-2010 eine proximale Humerusfraktur zuzogen und mittels intramedullärer Drahtosteosynthese nach Kapandji im König Ludwig Haus in Würzburg operiert wurden, untersucht. Die Nachuntersuchung erfolgte mittels klinischer, radiologischer und sonografischer Untersuchung sowie durch Verwendung des DASH-Fragebogens, Constant Murley Score und der Visuellen Analogskala.
Der menschliche Körper besitzt Anpassungsmechanismen, die es ihm ermöglichen, sich an verschiedene Belastungssituationen anzupassen. Es gab in letzter Zeit mehrere Hinweise darauf, dass diese Mechanismen durch die Ausschüttung von Zytokinen, bzw. Myokinen durch die betroffenen Zellen selbst ausgelöst werden. In dieser Arbeit wurden die Serumkonzentration von Myostatin, Follistatin, Follistatin-like-3, Interleukin 6, Interleukin 8 und Klotho vor und nach einer kurzen körperlichen Belastung bestimmt. Dabei konnte allerdings keine signifikante Änderung der Konzentrationen nachgewiesen werden, was die Frage aufwirft, ob mesenchymales Gewebe, insbesondere Muskelgewebe, überhaupt über einen klassischen endokrinen Sekretionsmechanismus verfügt.
Autologous bone still represents today’s gold standard for the treatment of critical size bone defects and fracture non-unions despite associated disadvantages regarding limitations in availability, donor site morbidity, costs and efficacy. Bone tissue engineered constructs would present a promising alternative to currently available treatments. However, research on preclinical animal studies still fails to provide clinical applicable results able to allow the replacement of currently applied methods. It seems that the idea of bone tissue engineering, which has now been integral part of academic studies for over 30 years, got somehow stuck at an intermediate level, in between intense preclinical research and striven stages of initial clinical trial phases. A clear discrepancy exists between the number of studies with preclinical animal models for bone tissue engineering and the number of clinically approved bone tissue engineered constructs available to patients.
The aim of this thesis was hence to evaluate preclinical animal models for bone tissue engineering as well as the perception of scientists and clinicians towards these models. Moreover, the general role of bone tissue engineering and its clinical need assessed by scientists and surgeons was investigated. A survey was conducted questioning both scientific and clinical opinions on currently available study designs and researchers’ satisfaction with preclinical animal models. Additionally, a literature research was conducted, resulting in 167 papers from the last 10 years that report current designs of preclinical orthotopic animal studies in bone tissue engineering. Thereby, the focus lied on the description of the models regarding animal species, strain, age, gender and defect design. The outcome of the literature search was evaluated and compared to the outcome obtained from the survey.
The survey data revealed that both scientists and surgeons generally remain positive about the future role of bone tissue engineering and its step to clinical translation, at least in the distant future, where it then might replace the current gold standard, autologous bone. Moreover, most of the participants considered preclinical animal models as relevant and well developed but the results as not yet realizable in the clinics. Surgeons thereby demonstrated a slightly more optimistic perception of currently conducted research with animal models compared to scientists. However, a rather inconsistent description of present preclinical study designs could be discerned when evaluating the reported study designs in the survey and the papers of the literature search.
Indeed, defining an appropriate animal species, strain, age, gender, observation time, observation method and surgical design often depends on different indications and research questions and represents a highly challenging task for the establishment of a preclinical animal model. The existing lack of valid guidelines for preclinical testing of bone tissue engineering leads hence to a lack of well standardized preclinical animal models. Moreover, still existing knowledge gaps regarding aspects that affect the process of fracture healing, such as vascularization or immunological aspects, were found to hinder clinical translation of bone tissue engineered constructs.
Using literature review and survey, this thesis points out critical issues that need to be addressed to allow clinical translation of bone tissue engineered constructs. It can be concluded that currently existing study designs with preclinical animal models cannot live up to the claim of providing suitable results for clinical implementation. The here presented comprehensive summary of currently used preclinical animal models for bone tissue engineering reveals a missing consensus on the usage of models such as an apparent lack of reporting and standardization regarding the study designs described in both papers from the literature review and the survey. It thereby indicates a crucial need to improve preclinical animal models in order to allow clinical translation. Despite the fact that participants of the survey generally revealed a positive perception towards the use of bone tissue engineered constructs and affirmed the clinical need for such novel designs, the missing standardization constitutes a main weak point for the provision of reliable study outcome and the translational success of the models. The optimization of reproducibility and reliability, as well as the further understanding of ongoing mechanisms in bone healing in order to develop effective tissue engineered constructs, need to form the basis of all study designs. The study outcomes might then fulfill the requirements of maybe today's and hopefully tomorrow's aging population.
Physical interaction of skeletal precursors with multiple myeloma cells has been shown to suppress their osteogenic potential while favoring their tumor-promoting features. Although several transcriptome analyses of myeloma patient-derived mesenchymal stem cells have displayed differences compared to their healthy counterparts, these analyses insufficiently reflect the signatures mediated by tumor cell contact, vary due to different methodologies, and lack results in lineage-committed precursors. To determine tumor cell contact-mediated changes on skeletal precursors, we performed transcriptome analyses of mesenchymal stem cells and osteogenic precursor cells cultured in contact with the myeloma cell line INA-6. Comparative analyses confirmed dysregulation of genes which code for known disease-relevant factors and additionally revealed upregulation of genes that are associated with plasma cell homing, adhesion, osteoclastogenesis, and angiogenesis. Osteoclast-derived coupling factors, a dysregulated adipogenic potential, and an imbalance in favor of anti-anabolic factors may play a role in the hampered osteoblast differentiation potential of mesenchymal stem cells. Angiopoietin-Like 4 (ANGPTL4) was selected from a list of differentially expressed genes as a myeloma cell contact-dependent target in skeletal precursor cells which warranted further functional analyses. Adhesion assays with full-length ANGPTL4-coated plates revealed a potential role of this protein in INA6 cell attachment. This study expands knowledge of the myeloma cell contact-induced signature in the stromal compartment of myelomatous bones and thus offers potential targets that may allow detection and treatment of myeloma bone disease at an early stage.
Background:
Diese prospektiv randomisierte kontrollierte Single-Center-Studie untersucht das klinische Outcome 3 bis 12 Monate nach Implantation einer Hüfttotalendoprothese über den transglutealen lateralen Hüftzugang (Bauer).
Methods:
77 Patienten wurden in die transgluteale laterale Zugangsweg Kohorte randomisiert, wovon 50 Patienten die Studie beendeten. Alle Patienten wurden mit dem Harris Hip Score (HHS), dem Xtra Short Musculosceletal Functional Assesment Questionaire (XSFMA), dem 36-Item Short Form Survey (SF-36), einem Stepwatch™-Aktivitätsmonitor (SAM) und einem zeitabhängigen 25m-Gehtest bewertet. Mit Hilfe der postoperativen Standard- röntgenaufnahmen wurde die Inklination, Schaftpositionierung und das Offset bewertet.
Results:
Unsere Patienten verbesserten sich nach drei Monaten in Bezug auf den 25-m-Gehtest (prä-operativ 24 Sekunden, SD ± 6,07, 3 Monate 19,36 Sekunden, SD ± 3,80) und die vom Patienten geschätzte maximale Gehstrecke nicht signifikant (präoperativ 1187, SD ± 1809m und 12 Monate 5125m, SD ± 3867m). Mit der Stepwatch konnte ein postoperativer Anstieg der mittleren Gehzyklen pro Tag gemessen werden (präoperativ 4964, SD ± 2687, 3 Monate 5238, SD ± 2309, 12 Monate 5340, SD ± 1887). Der Bewegungsumfang verbesserte sich insbesondere für die Flexion (präoperativ 89°, 3 Monate 97,34°) und die Abduktion (präoperativ 25,31°, 3 Monate 37,45°) und blieb im weiteren Verlauf nahezu unverändert. Der HHS zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen dem präoperativen Score (52,95, SD ± 15,69) und den Scores aller postoperativen Messzeitpunkte (3 Monate 88,40, SD ± 9,89, 6 Monate 89,05, SD ± 10,01, 12 Monate 91,43, SD ± 9,05, p <0,001). Gleiches gilt für den XSFMA-Funktionsindex, der sich zwischen dem präoperativen Score (40,50, SD ± 15,78) und den postoperativen Scores signifikant verbesserte (3 Monate 18,80, SD ± 16,12, 6 Monate 15,84, SD ± 15,39, 12 Monate 15,08, SD ± 16,33, p<0.001). Der SF-36-Score mit der Subgruppe der körperlichen Verfassung betrug präoperativ 25,62, SD ± 8,74 und war postoperativ ebenfalls signifikant höher (3 Monate 40,67, SD ± 10,01, 6 Monate 42,76, SD ± 9,59, 12 Monate 42,91, SD ± 11,86, p < 0,05), während der Subscore der psychischen Beurteilung sich stets auf konstantem Niveau befand (präoperativ 56,26, SD ± 9,23, 3 Monate 56,68, SD ± 8,23, 6 Monate 55,81, SD ± 7,22, 12 Monate 56,23, SD ± 6,92, p <0,05). Die Bewertung der postoperativen Röntgenbildgebung ergab eine durchschnittliche Pfanneninklination von 40,28 ° und einen femorales Offset von 38,1mm ohne Anzeichen von Migration.
Conclusion:
Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass sich bereits drei Monate nach Implantation einer Totalhüftendoprothese über den transglutealen lateralen Zugang die Lebensqualität, das Aktivitätsniveau, die Patientenzufriedenheit und der postoperative Bewegungsumfang signifikant verbessert haben.
Trial registration:
DRKS00014808 (German Clinical Trial Register DRKS); date of registration: 31.05.2018.
Hibernoma is a rare benign lipomatous tumor showing differentiation of brown fatty tissue. To the author’s best knowledge, there is no known case of malignant transformation or metastasis. Due to their slow, noninfiltrating growth hibernomas are often an incidental finding in the third or fourth decade of life. The vast majority are located in the thigh, neck, and periscapular region. A diagnostic workup includes ultrasound and contrast-enhanced MRI. Differential diagnosis is benign lipoma, well-differentiated liposarcoma, and rhabdomyoma. An incisional biopsy followed by marginal resection of the tumor is the standard of care, and recurrence after complete resection is not reported. The current paper presents diagnostic and intraoperative findings of a hibernoma of the upper arm and reviews similar reports in the current literature.
Background
Radiographic imaging is an important tool to assess osteoarthritis (OA). Lateral compartment osteoarthritis (valgus OA) usually starts with cartilage degeneration along the posterior aspect of the lateral femoral condyle. There is evidence that the posterior-anterior (PA)-flexed view is more sensitive when diagnosing early stages of valgus OA compared to the anterior-posterior (AP) view. The current paper analyzes the value of the PA-flexed view for patients scheduled for total knee arthroplasty (TKA).
Methods
Radiographs of 134 valgus knees were assessed prior to TKA. The minimal joint space width (minJSW) was measured on AP and PA-flexed views. The extent of mechanical deformity was measured on hip to ankle standing films.
Results
49 (36.6%) AP views showed Kellgren and Lawrence (K/L)-grade 4 osteoarthritis in the lateral compartment, 82 (63.4%) showed grade 3 or less. The PA-flexed view resulted in an increased K/L-grading to grade 4 for 53 knees (62.4%) that were considered grade 3 or less on standard AP-radiographs. There was a significant differences between lateral minJSW on AP and PA-flexed view for patients with up to 10 degrees of mechanical valgus deformity (p < 0.001), as well as 11 to 15 degrees of mechanical deformity (p = 0.021). Only knees with severe deformity of more than 15 degrees did not show a difference in minJSW between PA-flexed view and AP view (p = 0.345).
Conclusions
The PA-flexed view is superior to the standard AP view in quantifying the extent of valgus OA in patients with zero to fifteen degrees of valgus deformity. It is recommended for the initial assessment of patients with valgus osteoarthritis and better documents the extent of osteoarthritis prior to TKA.
Wirkung von WISP-3 auf dedifferenzierte Chondrozyten und mesenchymale Stammzellen
Degenerative Gelenkerkrankungen (Arthrosen) sind einige der häufigsten Ursachen für eine Vorstellung und Beratung in der allgemeinmedizinischen Praxis. Der Großteil der über 65-jährigen ist davon betroffen, wenn auch die Symptome in ihrer Ausprägung stark variieren können. Eine ursächliche Therapie ist bisher nicht bekannt. Es wird symptomatisch behandelt und versucht, die Symptome zu lindern und den Progress der Erkrankung zu verlangsamen. Dabei entstehen dem Gesundheitssystem durch die hohe Prävalenz nicht unerhebliche Kosten für Medikamente, Physiotherapie, Operationen und Reha-Aufenthalte.
Arthrosen beruhen auf Knorpelschädigungen, die ohne Therapie immer weiter fortschreiten können und zu Schmerzen, Bewegungseinschränkung und Verformung des Gelenks führen können. Diese Knorpelschädigungen können auf verschiedenen Ursachen beruhen wie z.B. zu hoher Belastung (bei Adipositas), Traumata oder Erkrankungen des Skelettsystems. Neue Behandlungsansätze werden mit zunehmendem Durchschnittsalter der Bevölkerung immer wichtiger werden.
Ein Ansatzpunkt ist die weitere Erforschung von Proteinen wie z.B. WISP-3, die einen positiven Effekt auf die Knorpelhomöostase bewirken. Die Bedeutung von WISP-3 fiel bei der Erforschung der Progressiven Pseudorheumatoiden Dysplasie auf, einer seltenen Gelenkerkrankung, die v.a. bei Kindern auftritt. Dabei treten auf Grund von Mutationen von WISP-3 Störungen in der Knorpelhomöostase und Gelenkarchitektur auf, die sogar eine Therapie mittels Gelenkersatz notwendig machen können.
In unseren Versuchen zeigte sich, dass WISP-3 in Verbindung mit Wachstumsfaktoren eine positive Wirkung auf das Wachstum und die Differenzierung von dedifferenzierten Chondrozyten aufweist. Somit werden neue Forschungsansätze in der Arthrosetherapie aufgezeigt. Für die weitere Forschung kann auch auf mesenchymale Stammzellen zurückgegriffen werden, die vielversprechende Aussichten besonders im Tissue Engineering bieten.
Für die gesamte CCN-Familie ergeben sich noch weitere vielfältige Forschungsmöglichkeiten, wie z.B. in der Therapie von Mamma-, Gebärmutter- oder Nierenzellkarzinomen.
Erstellung und Auswertung einer Tumordatenbank in der Orthopädischen Klinik König-Ludwig-Haus
(2020)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse eines Patientenkollektivs von 771 Tumorpatienten, welche im Zeitraum von September 2009 bis 31.12.2014 im interdisziplinären muskuloskelettalen Tumorboard des Comprehensive Cancer Center Mainfranken der Universitätsklinik Würzburg vorgestellt wurden. Es wurde eine retrospektive Betrachtung dieser Patienten durchgeführt, um das behandelte Patientenkollektiv zu typisieren und einen Überblick über Art und Anzahl der betreuten Patienten zu erhalten.
Osteozyten stehen vermehrt im Fokus als wesentliche Regulatoren der Knochenmineralisierung. Das ähnlich einem neuronalen Netzwerk aufgebaute lakunokanalikuläre Netzwerk der Osteozyten breitet sich im Knochen in drei Ebenen aus. Es wurde in dieser Arbeit ein 3D-Kollagengel-Modell verwendet und dort die Osteoblasten- bzw. Osteozytenzelllinien MLO-A5 und MLO-Y4, sowie humane mesenchymale Stammzellen aus Hüftköpfen eingebettet. Es wurden die optimalen Kulturbedingungen entwickelt und die Zellen über mehrere Wochen kultiviert, beobachtet und mit dem herkömmlichen 2D-Kulturmodell verglichen. MLO-A5 und MLO-Y4 bilden die zelltypischen Zellfortsätze. Die Gele kontrahieren, wenn hMSC und MLO-A5 eingebettet sind, mit MLO-Y4 zeigt sich über den gesamten Kultivierungszeitraum keinerlei Kontraktion der Kollagengele. Die Zellen wurden zudem osteogen differenziert und mit FGF23 und Klotho stimuliert. Es ergaben sich erste Hinweise auf eine FGF23 / Klotho-abhängige Inhibierung der lokalen Mineralisierung in osteogen differenzierten MLO-A5.
Es konnten einige osteogene Marker durch PCR und in den histologischen Schnitten mittels Antikörperfärbungen nachgewiesen werden, eindeutige Expressionsmuster und deren zeitliche Verläufe im Vergleich der osteogenen Differenzierungen und Zugabe von FGF23 und Klotho sind allerdings noch nicht identifizierbar und bedürfen womöglich höherer Fallzahlen und weiterer Untersuchungsmethoden. Insgesamt gesehen erweist sich das System aber als einfach und mit niederschwellig erreichbaren Methoden und Materialien durchzuführen.
Objectives
The long head of the biceps (LHB) is often resected in shoulder surgery and could therefore serve as a cell source for tissue engineering approaches in the shoulder. However, whether it represents a suitable cell source for regenerative approaches, both in the inflamed and non-inflamed states, remains unclear. In the present study, inflamed and native human LHBs were comparatively characterized for features of regeneration.
Methods
In total, 22 resected LHB tendons were classified into inflamed samples (n = 11) and non-inflamed samples (n = 11). Proliferation potential and specific marker gene expression of primary LHB-derived cell cultures were analyzed. Multipotentiality, including osteogenic, adipogenic, chondrogenic, and tenogenic differentiation potential of both groups were compared under respective lineage-specific culture conditions.
Results
Inflammation does not seem to affect the proliferation rate of the isolated tendon-derived stem cells (TDSCs) and the tenogenic marker gene expression. Cells from both groups showed an equivalent osteogenic, adipogenic, chondrogenic and tenogenic differentiation potential in histology and real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis.
Conclusion
These results suggest that the LHB tendon might be a suitable cell source for regenerative approaches, both in inflamed and non-inflamed states. The LHB with and without tendinitis has been characterized as a novel source of TDSCs, which might facilitate treatment of degeneration and induction of regeneration in shoulder surgery.
Background:
Sarcopenic obesity (SO) is characterized by a combination of low muscle and high fat mass with an additive negative effect of both conditions on cardiometabolic risk. The aim of the study was to determine the effect of whole-body electromyostimulation (WB-EMS) on the metabolic syndrome (MetS) in community-dwelling women aged ≥70 years with SO.
Methods:
The study was conducted in an ambulatory university setting. Seventy-five community-dwelling women aged ≥70 years with SO living in Northern Bavaria, Germany, were randomly allocated to either 6 months of WB-EMS application with (WB-EMS&P) or without (WB-EMS) dietary supplementation (150 kcal/day, 56% protein) or a non-training control group (CG). WB-EMS included one session of 20 min (85 Hz, 350 µs, 4 s of strain–4 s of rest) per week with moderate-to-high intensity. The primary study endpoint was the MetS Z-score with the components waist circumference (WC), mean arterial pressure (MAP), triglycerides, fasting plasma glucose, and high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C); secondary study endpoints were changes in these determining variables.
Results:
MetS Z-score decreased in both groups; however, changes compared with the CG were significant (P=0.001) in the WB-EMS&P group only. On analyzing the components of the MetS, significant positive effects for both WB-EMS groups (P≤0.038) were identified for MAP, while the WB-EMS group significantly differed for WC (P=0.036), and the WB-EMS&P group significantly differed for HDL-C (P=0.006) from the CG. No significant differences were observed between the WB-EMS groups.
Conclusion:
The study clearly confirms the favorable effect of WB-EMS application on the MetS in community-dwelling women aged ≥70 years with SO. However, protein-enriched supplements did not increase effects of WB-EMS alone. In summary, we considered this novel technology an effective and safe method to prevent cardiometabolic risk factors and diseases in older women unable or unwilling to exercise conventionally.
Einführung
Der laterale Zugang nach Bauer ist weiterhin einer der etabliertesten Standardzugänge für die Hüftendoprothetik in Deutschland und weltweit. Im Zuge der Entwicklung in Richtung „Fast-Track“ Endoprothetik gewinnt die frühe postoperative Phase zunehmend an Bedeutung.
Material und Methoden:
Die vorliegende Arbeit untersucht die Ergebnisse des lateralen OP-Zugangs bis sechs Wochen postoperativ, die in einer übergeordneten prospektiv randomisierten Studie zum Vergleich des lateralen mit dem anterioren MIS-Zugangs erhoben wurden. Diese Studie wurde bereits international publiziert. In der vorliegenden Arbeit sollte ermittelt werden, welche Änderungen sich in den Outcome-Kriterien Aktivität, Funktion und Lebensqualität durch den lateralen Zugang bis sechs Wochen postoperativ ergeben. Hierfür wurden neben den etablierten Scores HHS, AP, SF-36 und PHQ-D der Aktivitätsscore TWB sowie der Funktionsscore XSMFA-D erstmalig in der frühen postoperativen Phase eingesetzt.
Ergebnisse:
Maßgeblich für die Bewertung der Ergebnisqualität sind neben den Ergebnissen der Scores auch die intra- und postoperativen Komplikationen, welche auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau waren. 7,5 % der Patienten mit lateralem Zugang zeigten Hinweise für eine Schwächung der Hüftabduktoren, die häufig mit dem transglutealen Zugangsweg in Verbindung gebracht wird. Der laterale Zugang konnte bis sechs Wochen postoperativ und auch im Gesamtkontext der Studie nicht mit einem erhöhten peri- und postoperativen Komplikationsrisiko in Zusammenhang gebracht werden.
Das Outcome in Aktivität, Funktion und Lebensqualität zeigte im prä- und postoperativen W6-Vergleich signifikante Zunahmen in den Scores HHS, XSMFA-D, SF-36 und AP mit hohen Korrelationen untereinander und jeweils anhand der Score-Outcome-Kriterien und im Literaturvergleich guten bis sehr guten Ergebnissen. Dies trifft ebenfalls auf den Einsatz des StepWatch™ präoperativ und im weiteren Verlauf der Studie zu. Im Gesamtkontext der bereits publizierten übergeordneten Studie konnten jedoch für den MIS-Zugang in einzelnen Scores bessere Ergebnisse in den Outcome-Kategorien erzielt werde.
Schlussfolgerungen:
Die Ergebnisse des erstmalig früh postoperativ eingesetzten TWB lassen die Eignung des Scores zur validen Datenerhebung unter diesen Bedingungen fraglich erscheinen. Eine evtl. Revalidierung des TWB sollte deshalb, bei Bestätigung der vorliegenden Beobachtungen im weiteren klinischen Gebrauch in Betracht gezogen werden. Auch der PHQ-D konnte seine in der Literatur beschriebene Eignung zur postoperativen Datenerhebung von psychischen Komorbitäten bei chirurgischen Patienten bis W6 nicht unterstreichen.
Im Gegensatz zu TWB und PHQ-D hat sich der erstmalige Einsatz des XSMFA-D im frühen Nachuntersuchungsintervall bewährt. Es konnten Verbesserungen für Funktion und Beeinträchtigung sechs Wochen postoperativ bereits auf vergleichbarem Niveau wie zu den späteren Nachuntersuchungen ermittelt werden.
Schlussfolgern lässt sich, dass die frühe postoperative Phase eine in der klinischen Bedeutung und postoperativen Ergebnisbeurteilung zunehmend wichtige Zwischenstation darstellt, bei der die bis dort in den Outcome-Kriterien Aktivität, Funktion und Lebensqualität auftretenden signifikanten Verbesserungen auch Rückschlüsse auf die weitere Prognose und Outcome-Entwicklung zulassen. Der in der vorliegenden Arbeit speziell untersuchte laterale OP-Zugang konnte im Gesamtkontext der übergeordneten prospektiven randomisierten Studie die Ergebnisqualität des MIS-Verfahrens sechs Wochen postoperativ nicht erreichen. Die Ergebnisqualität des lateralen Zugangs zur Behandlung der Coxarthrose ist aber anhand der Score-Outcome-Kriterien und den verglichenen Literaturergebnissen bis sechs Wochen postoperativ dennoch als gut zu bewerten. Vorteilhaft und von Bedeutung sind diese Erkenntnisse insbesondere für diejenigen Patienten, welche nicht für das MIS-Verfahren, sondern den lateralen OP-Zugang in Frage kommen.
Die Knieendoprothetik ist ein etabliertes Verfahren zur Behandlung der symptomatischen Gonarthose, mit welchem gute Ergebnisse erzielt werden können. Dennoch kommt es in 10-20% zu einer Beschwerdepersistenz und die aseptische Lockerung der Prothesen stellt weiterhin ein Problem dar.
Als mögliche Ursache hierfür wird die unzureichend abgebildete Anatomie und Biomechanik diskutiert.
Die konvex gekrümmten Femurkondylen sind nicht symmetrisch. Die Krümmungsradien nehmen von dorsal nach ventral zu. Zudem ist die mediale Gelenkfläche des Tibiaplateaus nach kranial konkav und die laterale nach kranial konvex zulaufend. Die Instabilität wird durch das vordere Kreuzband gesichert. Bei der Bewegung des Kniegelenkes kommt es zu einer Roll/Gleitbewegung zwischen Femur und Tibia. Bisher gibt es nur wenige Knieendoprothesen, die das natürliche Roll-Gleit-Verhalten des natürlichen Kniegelenkes nachempfinden. Die Aequos G1 Endoprothese berücksichtigt die Besonderheiten (mediolaterale Asymmetrie) und soll so die natürliche Kinematik besser nachempfinden.
Ziel dieser Arbeit war es, Daten vom klinischen und radiologischen Ergebnis nach Implantation der Prothese innerhalb eines Jahres zu erheben. Es wurde Wert gelegt auf die Erfassung von funktionellem Outcome, gesundheitsbezogener Lebensqualität und Probleme der Patella wie dem vorderen Knieschmerz.
Im Zeitraum von 2010 bis 2011 wurden 26 Patienten in einer prospektiven, klinischen Verlaufsstudie erfasst. Es erfolgte eine Untersuchung präoperativ, eine vor Entlassung aus dem Krankenhaus und nach 6 und 12 Monaten. Die Patienten wurden mittels standardisierter Fragebögen befragt und Daten erhoben zu Knee Society Score (KSS), Oxford Knee Score (OKS), Visuelle Analogskala Schmerz (VAS), Kujala- Score, Turba- Score und SF-36. Zudem erfolgten eine klinische Untersuchung und eine standardisierte radiologische Diagnostik.
Das mittlere Alter der Patienten zum Zeitpunkt der Versorgung lag bei 68,77 Jahren (Min. 55 – Max. 83). Der Frauenanteil lag bei 76,92%, der durchschnittliche BMI betrug 31,48kg/m². Insgesamt konnten 22 Patienten nach 12 Monaten inkludiert werden. Eine Patientin war zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung verstorben, eine Patientin erschien nicht zur Nachuntersuchung nach 6 Monaten, zwei Patienten erhielten einen sekundären Retropatellarersatz und schieden aus der Studie aus. Bei einer Patientin zeigte sich 12 Monate postoperativ eine Lockerung des Tibiaplateaus, es erfolgte ein Wechsel der tibialen Komponente. Eine Patientin klagte nach 6 Monaten überstarke, wirbelsäulenbedingte Beinschmerzen.
Der mittlere Bewegungsumfang besserte sich nicht signifikant. Er betrug präoperativ 106,68° (±22,86°) und nach 12 Monaten 113,18° (±8,67°). Sowohl die VAS, als auch der KSS, der OKS und der Kujala-Score waren 12 Monate postoperativ hochsignifikant besser als präoperativ. Die berechnete körperliche Summenskala des SF-36 war ebenfalls hoch signifikant besser als präoperativ. Die Daten der psychischen Summenskala waren signifikant besser als präoperativ.
Der subjektive Teil des Turba-Scores war hoch signifikant besser als präoperativ. Im objektiven Teil zeigte sich keine signifikante Besserung.
Insgesamt zeigten sich gute postoperative Ergebnisse nach Implantation der Aequos G1 Endoprothese nach einem Jahr mit signifikanter Verbesserung der Funktions- und Schmerzscores sowie der individuellen Gesundheitswahrnehmung. Im Vergleich mit den Ergebnissen der verfügbaren Literatur, scheint die Prothese nicht unterlegen.
Abzuwarten bleibt, ob sich die guten Ergebnisse langfristig bestätigen.
Ziel der vorliegenden Studie war, die Überlebensrate der Hybrid-PFC-Knieprothese im Langzeit-verlauf darzustellen.
Insgesamt wurden 91 Patienten erfasst (50 mit klinischer und radiologischer Untersuchung und 41 anhand der Fragebögen). Es handelt sich um 78 Frauen und 13 Männer mit einem durchschnittlichen Alter von 79,6 Jahren zum Nachuntersuchungszeitpunkt (März bis Juni 2004).
Der Nachuntersuchungszeitraum umfasst 12 - 16 Jahre nach Implantation.
Ausgewertet wurden die folgenden standartisierten Fragebögen: WOMAC, SMFA-D, KSS. Die radiologische Untersuchung erfolgte gemäß KSRESS.
Die Überlebenszeitanalyse beträgt 88% nach 15 Jahren. In diesem Zeitraum wurden 10 Revisionen erfasst.
WOMAC mit insgesamt guten Ergebnissen bezüglich Schmerz (3,2), Steife (3,6), Funktion (4,1) und Gesamtscore (3,7). SMFA-D mit eher mittelmäßigen Werten von 42,8 im Funktionsindex und 42,4 im Beeinträchtigungsindex und der Knee Society Score (KSS) mit einem mäßigen Ergebnis von 78,8 im Kniescore und einem schlechten Wert 53,6 im Funktionsscore.
Die radiologische Auswertung gemäß KSRESS zeigte Aufhellungslinien > 2mm im Bereich D_16_1 1 (Femurschild Position 1) und größere Osteolysen (1 x 8mm und 1 x 10mm) im Bereich D16_4_2 (dorsales Tibiaplateau seitlich), jedoch keine Komponentenlockerung.
Die vorliegende Studie zeigt mittelgradige Ergebnisse in den erhobenen Scores bei höherem Durchschnittsalter der erhobenen Studienteilnehmer gegenüber Vergleichs-studien. Die Langzeit-Überlebensrate von 88% zeigt sich ebenbürtig gegenüber anderen Verfahren. Die kürzere OP-Zeit beim Hybridverfahren ist als Vorteil zu sehen. Somit bietet die Hybridtechnik eine gute zusätzliche chirurgische Option in der Knieendoprothetik.
Zusammenfassend kann hier berichtet werden das die PFC-Modular Hybrid-Knieendo-prothese insgesamt eine gute Haltbarkeit über einen Zeitraum bis zu 16 Jahre bietet. Die
eher mäßigen Scores der Fragebögen wurden vermutlich durch das hohe Alter der Patienten beeinflußt.
Im seltenen Krankheitsbild der Hypophosphatasie (HPP) treten aufgrund der Fehlfunktion der Gewebe-unspezifischen Alkalischen Phosphatase (tissue-nonspecific alkaline phosphatase, TNAP) skelettale und dentale Symptome in sehr variabler Ausprägung auf. Der vorzeitige Verlust von Milchzähnen ist das zahnmedizinische Leitsymptom und in vielen Fällen ein erstes Anzeichen dieser Erkrankung. In dieser Arbeit wurde ein in vitro Modell der HPP etabliert und der Fokus auf die dentalen Aspekte dieser Erkrankung gelegt. Hierzu wurden mesenchymale Stammzellen (MSCs) aus Bereichen analysiert, die bei einer Erkrankung von dieser Mineralisierungsstörung betroffen sind. Es wurden dentale Stammzellen aus der Pulpa (dental pulp stem cells, DPSCs) und dem parodontalen Ligament (periodontal ligament stem cells, PDLSCs) isoliert und im Vergleich zu Stammzellen aus dem Knochenmark (bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs) charakterisiert. Um den Einfluss der Spendervariabilität zu reduzieren, wurden aus dem gesamten dentalen Probenmaterial nur vollständige Probenpaare aus DPSCs und PDLSCs von 5 Spendern für die vergleichenden Analysen verwendet. Die dentalen MSCs konnten somit paarweise direkt miteinander verglichen werden.
DPSCs gelten seit ihrer Entdeckung von Gronthos et al. im Jahr 2000 als geeignete Quelle für die Stammzellgewinnung mit vielversprechenden Anwendungsmöglichkeiten im Bereich des Tissue Engineering und der regenerativen muskuloskelettalen Medizin. PDLSCs sind aufgrund der parodontalen Problematik der HPP von besonderem Interesse in dieser Arbeit. Die Isolation von Stammzellen aus Pulpa und PDL konnte mit dem Nachweis der sogenannten Minimalkriterien für MSCs bestätigt werden.
In diesem durch Enzyminhibition mit Levamisol induzierten in vitro Modell der HPP wurde die TNAP-abhängige Genexpression, die Enzym-Aktivität und das osteogene Differenzierungspotenzial an diesen drei Mineralisierungs-assoziierten MSCs untersucht. Die erweiterte Genexpressionsanalyse in Kooperation mit der Core Unit Systemmedizin der Universität Würzburg mit einer RNA-Sequenzierung der PDLSCs ergab interessante Einblicke in die differentielle Genexpression nach der TNAP-Inhibition während der osteogenen Differenzierung und Ansatzpunkte für weitere Analysen. Die beobachteten Genregulationen waren nach dem derzeitigen Verständnis pathologischer Zusammenhänge nachvollziehbar und simulierten in vitro HPP-relevante Signalwege repräsentativ. Insbesondere die signifikante Genregulation von P2X7 und DMP1, sowie Zusammenhänge aus dem Wnt-Signalweg zeigen hinsichtlich der dentalen Aspekte der HPP neue Ansatzpunkte auf. Die erhöhte P2X7-Expression in diesem in vitro HPP-Modell scheint mit der Parodontitis-Problematik der HPP zu korrelieren und verdeutlicht unter anderem die multifaktorielle Ätiologie und Pathogenese der Parodontitis. Die Tatsache, dass die experimentellen Beobachtungen in Einklang mit dem klinischen Bild der HPP gebracht werden können, bestätigt die Relevanz des hier etablierten in vitro Modells. Zusammenfassend konnten anhand dieses in vitro Modells der HPP neue Aspekte aufgedeckt werden, die nicht nur im Hinblick auf die dentale Problematik der HPP aufschlussreich sind.
Background: Mesenchymal stem cells (MSCs) and their chondrogenic differentiation have been extensively investigated in vitro as MSCs provide an attractive source besides chondrocytes for cartilage repair therapies. Here we established prototype foamyviral vectors (FVV) that are derived from apathogenic parent viruses and are characterized by a broad host range and a favorable integration pattern into the cellular genome. As the inflammatory cytokine interleukin 1 beta (IL1β) is frequently present in diseased joints, the protective effects of FVV expressing the human interleukin 1 receptor antagonist protein (IL1RA) were studied in an established in vitro model (aggregate culture system) of chondrogenesis in the presence of IL1β.
Materials and Methods: We generated different recombinant FVVs encoding enhanced green fluorescent protein (EGFP) or IL1RA and examined their transduction efficiencies and transgene expression profiles using different cell lines and human primary MSCs derived from bone marrow-aspirates. Transgene expression was evaluated by fluorescence microscopy (EGFP), flow cytometry (EGFP), and ELISA (IL1RA). For evaluation of the functionality of the IL1RA transgene to block the inhibitory effects of IL1β on chondrogenesis of primary MSCs and an immortalized MSC cell line (TERT4 cells), the cells were maintained following transduction as aggregate cultures in standard chondrogenic media in the presence or absence of IL1β. After 3 weeks of culture, pellets were harvested and analyzed by histology and immunohistochemistry for chondrogenic phenotypes.
Results: The different FVV efficiently transduced cell lines as well as primary MSCs, thereby reaching high transgene expression levels in 6-well plates with levels of around 100 ng/ml IL1RA. MSC aggregate cultures which were maintained in chondrogenic media without IL1β supplementation revealed a chondrogenic phenotype by means of strong positive staining for collagen type II and matrix proteoglycan (Alcian blue). Addition of IL1β was inhibitory to chondrogenesis in untreated control pellets. In contrast, foamyviral mediated IL1RA expression rescued the chondrogenesis in pellets cultured in the presence of IL1β. Transduced MSC pellets reached thereby very high IL1RA transgene expression levels with a peak of 1087 ng/ml after day 7, followed by a decrease to 194 ng/ml after day 21, while IL1RA concentrations of controls were permanently below 200 pg/ml.
Conclusion: Our results indicate that FVV are capable of efficient gene transfer to MSCs, while reaching IL1RA transgene expression levels, that were able to efficiently block the impacts of IL1β in vitro. FVV merit further investigation as a means to study the potential as a gene transfer tool for MSC based therapies for cartilage repair.
Epidermal growth factors (EGFs) e.g. EGF, heparin-binding EGF and transforming growth factor alpha and their receptors e.g. EGFR and ErbB2 control proinflammatory signaling and modulate proliferation in bone marrow stromal cells (BMSC). Interleukin-6 and interleukin-8 are EGF targets and participate in the inflammatory phase of bone regeneration via non-canonical wnt signaling. BMSC differentiation is also influenced by mechanical strain-related activation of ERK1/2 and AP-1, but the role of EGFR signaling in mechanotransduction is unclear. We investigated the effects of EGFR signaling in telomerase-immortalized BMSC, transfected with a luciferase reporter, comprising a mechanoresponsive AP1 element, using ligands, neutralizing antibodies and EGFR inhibitors on mechanotransduction and we found that EGF via EGFR increased the response to mechanical strain. Results were confirmed by qPCR analysis of mechanoresponsive genes. EGF-responsive interleukin-6 and interleukin-8 were synergistically enhanced by EGF stimulation and mechanical strain. We show here in immortalized and primary BMSC that EGFR signaling enhances mechanotransduction, indicating that the EGF system is a mechanosensitizer in BMSC. Alterations in mechanosensitivity and -adaptation are contributors to age-related diseases like osteoporosis and the identification of a suitable mechanosensitizer could be beneficial. The role of the synergism of these signaling cascades in physiology and disease remains to be unraveled.
Adjuvant Radiotherapy
(2011)
Beim Multiplen Myelom handelt es sich um eine klinisch sehr heterogene Erkrankung, bei der eine genaue Prognoseabschätzung schwierig ist. In den letzten Jahrzehnten haben sich mehrere klinische, laborchemische sowie genetische Parameter als Risikofaktoren etabliert. Das Cystein-rich-Protein 61 (CYR61) ist ein Signalprotein, das bei verschiedensten Prozessen im menschlichen Körper eine Rolle spielt. Im Knochen ist CYR61 zuständig für die Angiogenese, die Proliferation und Migration mesenchymaler Stammzellen sowie für die Differenzierung von Osteoblasten und Endothelzellen. Im Zusammenhang mit dem Multiplen Myelom konnte in Studien gezeigt werden, dass CYR61 dort in signifikant höheren Konzentrationen vorliegt und hohe CYR61-Werte bei Myelom-Patienten mit einer besseren Prognose und einem längeren Überleben einherzugehen scheinen.
In der vorliegenden Dissertation, wurde die CYR61-Konzentration im peripheren Blut bei Myelom-, Osteoporose-Patienten und gesunden Probanden gemessen. Es zeigten sich signifikant höhere CYR61-Werte in der Gruppe der Myelom-Patienten im Vergleich zur Gruppe der Osteoporose-Patienten. Hohe CYR61-Konzentrationen in der Myelom-Gruppe waren assoziiert mit günstigen Prognosefaktoren wie einem Hämoglobin-Wert > 10 g/dl, einem normwertigen Serum-Albumin, einer niedrigen Laktatdehydrogenase, einer geringen Konzentration von Immunglobulinen im Serum und einer normwertigen free light chain ratio. Patienten in "complete response" oder "very good partial response" hatten signifikant höhere CYR61-Werte. Eine Therapie mit immunmodulatorischen Medikamenten ging mit höheren CYR61-Konzentrationen einher. Der Einsatz von Proteasom-Inhibitoren war dagegen mit niedrigeren CYR61-Werten assoziiert. In der Gruppe der Osteoporose-Patienten sowie bei den gesunden Probanden ergaben sich signifikant höhere CYR61-Konzentrationen bei fortgeschrittenem Alter.
Zusammenfassend lassen die Ergebnisse vermuten, dass eine hohe CYR61-Konzentration im Serum von Myelom-Patienten im Zusammenhang mit einer geringeren Krankheitsaktivität bzw. mit einer stattfindenden Regeneration des Knochens steht. Hohe CYR61-Werte bei Myelom-Patienten waren ausschließlich mit günstigen Risiko- und Prognosefaktoren assoziiert. Eine gesteigerte Ausschüttung von CYR61 scheint für einen anabolen Knochenstoffwechsel zu sprechen. Passend dazu zeigten sich bei Osteoporose-Patienten signifikant niedrigere CYR61-Werte. In Bezug auf die durchgeführten Therapien beim Multiplen Myelom ist ein komplexer Zusammenhang zwischen Wirkungsweise der Medikamente auf das Knochenmikromilieu und der Regulation der CYR61-Produktion anzunehmen. CYR61 sollte als sensibler Parameter angesehen werden, dessen Aussage sich mit dem Verlauf der Erkrankung und unter Berücksichtigung der durchgeführten Therapien ändern kann. Beim Einsatz von Proteasom-Inhibitoren kann CYR61 möglicherweise als Parameter für das Ansprechen der Therapie genutzt werden.
In einer randomisierten und doppelblinden Studie wurde der Effekt der frühen postoperativen Akupunktur auf die passive Beugefähigkeit im Kniegelenk und Schmerzreduktion nach Knieprothesenimplantation untersucht. Der Untersuchungszeitraum lag zwischen dem 2. und 6. postoperativen Tag. In der Auswertung der Studie zeigte sich eine Verbesserung der Beugefähigkeit unter Verringerung der Ruheschmerzintensität in der Verum-Akupunkturgruppe. Die statistische Auswertung ergab hier jedoch keine ausreichenden signifikanten Unterschiede zwischen den Vergleichsgruppen.