Lehrstuhl für Orthopädie
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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.
Retrospektive prä- und postoperative radiologische Datenauswertung patientenspezifischer Kniegelenksendoprothetik – ConforMIS iTotal® CR, iDuo® und iUni® G2.
Vergleich und Diskussion der Daten hinsichtlich mechanischer Beinachse, Patellahöhe und -ausrichtung und Komponentendimensionierung und -ausrichtung.
Die Implantation von Kniegelenks-Totalendoprothesen stellt heutzutage einen Routineeingriff dar, ist allerdings mit postoperativen Schmerzen und einer langwierigen Rehabilitation verbunden. In den letzten Jahren haben alternative Heilmethoden wie etwa die Traditionelle Chinesische Medizin eine zunehmende Verbreitung erfahren und speziell für die Akupunktur konnte auch eine schmerzlindernde Wirkung gezeigt werden. Inwieweit eine Akupunktur-behandlung in der postoperativen Situation das funktionelle Ergebnis verbessern kann ist unklar. Im Rahmen dieser Studie wurde deshalb der Einfluss einer Akupunktur auf das funktionelle Ergebnis zwischen dem zweiten postoperativen Tag und drei Monate nach der Operation untersucht. Dazu wurde eine randomisierte, kontrollierte und dreifach verblindete Monozenterstudie mit 60 Teilnehmern durchgeführt. Die Kontrollgruppe erhielt dabei die postoperative Standardtherapie, während die Interventionsgruppe vom 2. bis 6. Tag nach der Operation einmal täglich zusätzlich akupunktiert wurde. Im gleichen Zeitraum wurde eine dritte Studiengruppe, die Placebogruppe, scheinakupunktiert. Vom 2. bis 6. Tag nach der Operation sowie drei Monate später wurden die postoperativen Schmerzintensitäten abgefragt. Weiterhin wurden die maximal mögliche, passive Kniebeugung und die maximal mögliche Kniebelastung drei Monate nach der Operation ermittelt und das funktionelle Ergebnis der Operation mittels Fragebögen durch die Patienten bewertet. Dabei zeigten sich keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den Studiengruppen. Aufgrund der Limitationen dieser sowie vergleichbarer Studien und angesichts uneinheitlicher Studienergebnisse bei insgesamt unzureichender Vergleichbarkeit der verschiedenen Akupunkturstudien ist eine abschließende Bewertung zur Wirksamkeit der Akupunktur nach Implantation einer Kniegelenks-Totalendoprothese jedoch nicht möglich. Dazu bedarf es weiterer, qualitativ hochwertiger und größerer Studien zu diesem Thema.
Es sollte eine dynamische MRT Methode entwickelt werden, welche die Berechnung und Darstellung einer Achse einer komplexen Bewegung ermöglicht. Dabei war die eigens auferlegte Definition von „Dynamik“, dass ein kompletter Bewegungsablauf als dreidimensionaler Datensatz im Zeitverlauf erfasst und ausgewertet werden soll (4 Dimensionen).
Diese Methode sollte auf die komplexe Bewegung des Kniegelenks angewendet werden und mit einem Knie-Modell verglichen werden.
Schlussendlich sollte die Flexion-Extensionsbewegung als vereinfacht monoaxial verifiziert werden.
Für diese Ziele wurden folgende Schritte durchgeführt:
Es wurden zunächst 10 Kadaver-Knie präpariert und hierbei u.a. kontrastmittelhaltige Kugeln als Tracker eingebracht. Die Knie wurden dann im Rahmen des Versuchsaufbaus in einer speziellen, pneumatischen Bewegungsschiene befestigt, welche dann automatisiert eine passive Bewegung vollzog. Diese wurde mit einer dynamischen MRT Methode festgehalten. Der entstandene 4D-Datensatz wurde eingelesen und die Kugelpositionen ausgewertet. Die Koordinaten der Positionen dienten dann als Grundlage für spezielle mathematische Algorithmen, welche die Flexion-Extensionsachse und ggf. die Innen- und Außenrotationsachse berechneten und schließlich eine graphische Darstellung ermöglichten. Zur Überprüfung wurde zudem ein Knie-Modell herangezogen und von diesem die gleichen Berechnungen durchgeführt.