Lehrstuhl für Orthopädie
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Phosphat stellt einen essenziellen Bestandteil der Knochenhartsubstanz dar und ist zudem erforderlich, um mesenchymale Stammzellen osteogen zu differenzieren. Bei der Aufklärung molekularer Pathomechanismen von Störungen der Phosphathomöostase wurden in den vergangenen zehn Jahre mehrere Botenstoffe identifiziert, die spezifische Wirkungen auf den systemischen Phosphathaushalt haben. Die als „Phosphatonine“ bezeichneten Substanzen FGF23 (Fibroblastenwachstumsfaktor 23), sFRP4 (secreted frizzled related protein 4), FGF7 (Fibroblastenwachstumsfaktor 7) und MEPE (matrix extracellular phosphoglycoprotein) induzieren eine negative Phosphatbilanz, indem sie an der Niere phosphaturisch wirken. Ziel dieser Arbeit war es, eventuell vorhandene Interaktionen zwischen knochenbildenden Zellen, Phosphat und den inzwischen bekannten Substanzen mit Wirkung auf den Phosphathaushalt zu charakterisieren. Dazu wurden immortalisierte Zelllinien mesenchymaler Stammzellen (hMSC-TERT) und fetaler Osteoblasten (hFOB) konzentrations- und zeitabhängig mit Phosphat stimuliert (von 1,25 mM bis 20 mM, von 0 bis 48 h). Die quantitative real-time-PCR zur relativen mRNA-Quantifizierung wurde dabei in der Arbeitsgruppe als Methode etabliert, um den Einfluss dieser erhöhten Phosphatspiegel im Nährmedium auf die Expression von Genen des Phosphatstoffwechsels und Markern der osteogenen Differenzierung zu analysieren. Untersucht wurden Col1 (Kollagen 1), OC (Osteokalzin), AP (Alkalische Phosphatase) und OP (Osteopontin) als Differenzierungsmarker, Pit-1 (Natrium-Phosphattransporter), sFRP4, MEPE und FGF23 als Schlüsselsubstanzen im Phosphatstoffwechsel sowie Aktin und EF1a als Housekeeping-Gene. Die real-time-PCR wurde mit der SYBR® Green-Methode durchgeführt, die Effizienzbestimmung erfolgte mit LinRegPCR, die Auswertung mit REST© und REST 2005, jeweils für die ermittelte Effizienz und die als optimal angenommene Effizienz (E=2). Zunächst konnte die Expression des Natrium-Phosphattransporters Pit-1 in den Zellen hMSC-TERT und hFOB nachgewiesen werden. Bei beiden Zelllinien zeigte sich, dass die Expression von sFRP4 mit steigender Phosphatkonzentration bzw. steigender Stimulationsdauer nach unten reguliert wird. Beim Vergleich aller stimulierten Proben mit den unstimulierten Kontrollen fiel das Expressionsverhältnis bei hMSC-TERT ungefähr auf die Hälfte des Ausgangswertes (0,52; p<0,05), bei hFOB reduzierte es sich auf zwei Drittel (0,67; p<0,05). Es ist somit anzunehmen, dass Phosphat in der Lage ist, die Genexpression von sFRP4 in hMSC-TERT und hFOB nach unten zu regulieren. Für Pit-1 ergab sich bei hMSC-TERT der Hinweis auf eine gesteigerte mRNA-Expression unter Phosphateinwirkung, für hFOB-Zellen konnte diese Beobachtung nicht gemacht werden. Beide Zelllinien zeigten unter Phosphat-Stimulation und maximaler Einwirkzeit von 48 h kein einheitliches Expressionsmuster, das auf eine beginnende Differenzierung hinweisen würde. Der in dieser Arbeit gefundene Hinweis auf eine Phosphatsensitivität von sFRP4 in mesenchymalen Stammzellen und Osteoblasten lässt somit die Vermutung einer physiologischen Beteiligung von sFRP4 an der Phosphatregulation zu. Es bleibt zu klären, inwieweit andere Phosphatonine an solchen Signalachsen beteiligt sind. Spekuliert werden kann, dass sFRP4 auch als Antagonist des Wnt-Signalweges bei Differenzierungsvorgängen eine größere Rolle spielt als bisher angenommen. Des Weiteren sollte in der vorliegenden Arbeit ein Genexpressionssystem (Tet-On™ Konstrukt) in mesenchymalen adulten Stammzellen (hMSC-TERT) etabliert werden, mit dem im Endzustand die Expression beliebiger Gene Tetracyclin-abhängig induziert werden kann. Diese Arbeiten konnten bis zur ersten Transfektion erfolgreich durchgeführt werden: Für einen Referenz-Vektor zeigte sich eine ausgeprägte Induzierbarkeit durch Doxycyclin. Als erstes Gen sollte sFRP4 überexprimiert werden, das dafür zunächst isoliert, sequenziert und kloniert wurde und nun für den Einsatz in diesem Genexpressionssystem zur Verfügung steht. Die Aufklärung der Regulationsmechanismen und auch der Wirkungsweise von Phosphat wird ein wichtiges Ziel zukünftiger Forschung sein und eventuell neue therapeutische Möglichkeiten zur Behandlung von krankhaften Abweichungen der Phosphathomöostase eröffnen.
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Die In vivo Expression des konstitutiv aktiven PTH/PTHrP-Rezeptors in Osteoblasten führt einerseits zu einer starken Volumenzunahme des Trabekularknochens, andererseits zu einer reduzierten Dicke der Kortikalis bei verminderter periostaler Mineralisierungsrate (CL2+-Mäuse). Um die Rolle der Kollagenasen im Rahmen von Parathormon-induzierten Knochenumbauvorgängen näher zu untersuchen, wurden transgene CL2+-Mäuse mit solchen gekreuzt, die aufgrund einer Mutation im Gen für Kollagen Ia1 eine Resistenz gegen Abbau durch Kollagenase 3 und andere Kollagenasen aufweisen (r) und auf Parathormonstimulation mit einer deutlich abgeschwächten Knochenresorption reagieren. Mithilfe verschiedener histologischer Techniken wurden Tibia, Fußwurzelknochen und die Knochen der Schädeldecke von zwei und vier Wochen alten Tieren untersucht. Die so generierten Experimentmäuse (CL2+/rr) waren im Alter von zwei bis vier Wochen makroskopisch durchweg kleiner als die Vergleichstiere. Sie zeichneten sich im Bereich der Tibia und der Fußwurzelknochen durch eine im Vergleich zum Wildtyp (CL2-/--) und zur transgenen Maus (CL2+/--) signifikant erhöhte trabekuläre Knochenmasse aus. Die trabekuläre Knochenbildungsrate der Experimentmäuse (CL2+/rr) war verglichen mit der transgenen Maus (CL2+/--) leicht reduziert, verglichen mit dem Wildtyp (CL2-/--) jedoch signifikant erhöht. Mit Hilfe von In situ-Hybridisierungen und tartrate-resistant acid phophatase (TRAP)-Färbungen konnte in den doppelt mutierten Mäusen (CL2+/rr) eine sehr große Osteoklastenpopulation nachgewiesen werden. Die Untersuchungen der Kortikalis und der Schädelknochen erbrachten für die Experimentmaus (CL2+/rr) zu diesen Zeitpunkten keine signifikanten Unterschiede zur transgenen Maus (CL2+/--). Da zum einen viele Osteoklasten vorhanden waren, zum anderen keine Zunahme der Knochenformation im Kortikalknochen festgestellt werden konnte, kann der beschriebene Phänotyp nur durch eine Dysfunktion der Osteoklasten erklärt werden. Aufgrund der Kollagen I- Mutation und der damit verbundenen verminderten Kollagendegradierung können die zahlreichen Osteoklasten in diesem Knochenkompartiment keine effektive Knochenresorption durchführen. Somit konnte nachgewiesen werden, dass Kollagenasen eine entscheidende Rolle bei der Parathormon induzierten Knochenresorption spielen und als Downstream-Effektoren des PTH/PTHrP-Rezeptor im Trabekularknochen, nicht jedoch im Periost agieren. Schließlich verdeutlichen die Untersuchungen, dass verminderte Osteoklastenaktivität unter bestimmten Bedingungen durchaus mit verstärkter Knochenbildung vereinbar ist.
Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit Langzeitergebnissen der erstmalig von Clutton 1894 [8] beschriebenen Grosszehengrundgelenksarthrodese bei Hallux rigidus. Von 1986 bis 1999 wurden 65 Fälle des Hallux rigidus mit einer Arthrodese des Grosszehengrundgelenks therapiert. Von diesen konnten 34 Patienten nachuntersucht werden.
Von 1989 bis 2000 wurden an der Orthopädischen Universitätsklinik in Würzburg, König-Ludwig-Haus, 16 Patienten mit rheumatoider Arthritis aufgrund einer Vorfußdeformität mit Großzehengrundgelenksarthrodese und Resektion der II.-V. Metatarsophalangealgelenke operiert. 9 Patienten (11 Füße) konnten klinisch, radiologisch und pedographisch nachuntersucht werden (Gruppe A). Das Durchschnittsalter lag zum Zeitpunkt der Operation bei 58,1 Jahren. Der Nachuntersuchungszeitraum betrug im Durchschnitt 5,3 Jahre. Zum Vergleich wurden 12 Patienten (18 Füße), die von 1986 bis 1994 an der Großzehe mit Resektionsarthroplastik operiert wurden, nachuntersucht (Gruppe B). Das Alter während der Operation betrug durchschnittlich 53,3 Jahre. Die Nachuntersuchung erfolgte im Durchschnitt 10,7 Jahre später. Der Hallux-valgus-Winkel konnte in Gruppe A auf durchschnittlich 23°, in Gruppe B auf 34° korrigiert werden. Nach dem Score nach Kitaoka erreichte die Gruppe A durchschnittllich eine Punktzahl von 67, die Gruppe B 47 Punkte. Die geringe Punktzahl in Gruppe B wurde durch erneute Fehlstellung der Großzehe (67% dorsale Luxation, 50% H.-valgus-Rezidiv), Schwielen und metatarsalgische Beschwerden hervorgerufen. In Gruppe A traten in 2 Fällen schwerwiegende Komplikationen auf, die aber nicht direkt die Großzehe betrafen. Wundheilungsstörungen kamen in Gruppe A häufiger vor als in Gruppe B. Alle Arthrodesen waren knöchern konsolidiert. Die Patientenzufriedenheit betrug in Gruppe A 91%, in Gruppe B 83%. Bei der Pedographie zeigte sich in Gruppe A ein besseres Abrollverhalten über die Großzehe. In Gruppe B traten häufig abnormal hohe Druckwerte unter den Metatarsalen auf. Bei 85% korrelierte dies mit plantaren Schwielen. Dass das Interphalangealgelenk der Großzehe nach Arthrodese des Grundgelenks häufiger arthritische Veränderungen aufweist, konnte nicht bestätigt werden. Insgesamt ist die Großzehengrundgelenks-arthrodese als bevorzugte Operationsmethode anzusehen, da sie zur Stabilität des I. Strahls führt. Auch die Resektionsarthroplastik nach Hueter-Mayo ist aufgrund der hohen Patientenzufriedenheit empfehlenswert, führt jedoch im Langzeitverlauf zu einem deutlichen Korrektur- und Funktionsverlust.
Verletzungen des vorderen Kreuzbandes gehören zu häufigsten Verletzungen des menschlichen Bandapparates. Da das vordere Kreuzband über ein schlechtes intrinsisches Heilungspotenzial verfügt, ist heutzutage die chirurgische Rekonstruktion mittels Sehnentransplantaten die Therapie der Wahl. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Fragestellung, ob es möglich ist, ein Kreuzband-Konstrukt aus mesenchymalen Stammzellen (MSCs) und einem Kollagen Typ I-Hydrogel herzustellen und wie die Einwirkung von mechanischem Stress die Struktur und Eigenschaften eines solchen Bandäquivalentes verändert. Dafür wurden MSCs und endständige Knochenblöcke in ein Kollagen Typ I-Hydrogel eingebracht. Das Konstrukt wurde zunächst eine Woche horizontal kultiviert, um den Zellen eine Umwandlung des Gels und eine Anheftung der Knochenblöcke zu ermöglichen. Anschließend wurde über 2 Wochen eine zyklische Dehnung in einem speziell dafür entworfenen Bioreaktur auf das Konstrukt ausgeübt. Histochemische ( HE, Masson-Goldner, Azan, Sirius-Red) und immunhistochemische (Kollagen I und III, Fibronektin, Vimentin und Elastin) Färbungen zeigten eine Induktion der Matrixproduktion mit wellenförmig in Achse des Zuges ausgerichteten Kollagenfasern, die Zellkerne stellten sich elongiert dar. RT-PCR-Analysen zeigten ebenso eine deutlich vermehrte Expression der oben genannten Fibroblastenmarker. Bei ungedehnten, horizontal kultivierten Kontrollkonstrukten waren keinerlei Veränderungen der Matrix zu erkennen. Das Konstrukt war jedoch nicht stabil genug, um für die klinische Anwendung zum Einsatz zu kommen.
Zusammenfassung Einleitung: Der idiopathische Klumpfuß ist die häufigste angeborene Fehlbildung der Extremitäten. Bei ca. 25% der Patienten tritt nach initialer operativer Korrektur ein Klumpfußrezidiv auf. In der vorliegenden Arbeit werden anhand einer retrospektiven klinischen Studie die Ergebnisse der operativen Korrektur residueller Deformitäten an diesem Krankengut dargestellt. Patienten und Methoden: Es wurden 43 Patienten mit 57 Rezidivklumpfüßen, die in der Zeit von 1986-2001 in der orthopädischen Klinik, König-Ludwig-Haus, operativ behandelt wurden, nach einem standardisierten Protokoll klinisch und radiologisch nachuntersucht. Die operative Behandlung erfolgte nach einem standardisierten Schema unter Berücksichtigung der individuellen Deformität der Patienten. Das Durchschnittsalter der Patienten mit einer residuellen Deformität betrug bei der Rezidivoperation 5,1 Jahre, bei der Nachuntersuchung 12,05 Jahre. Die durchschnittliche Nachuntersuchungszeit betrug 6,6 Jahre. Die konservative Vorbehandlung erfolgte bei den in dieser Arbeit evaluierten Patienten nicht einheitlich. Die Patienten wurden primär und bei der Revision nach unterschiedlichen Methoden operiert. Auch die Anzahl der Operationen vor der Revision variierte, wobei 87,7% der Füße nur einmal voroperiert waren. Die klinischen und radiologischen Ergebnisse wurden anhand verschiedener Bewertungssysteme (Simons, Mc Kay, Lehman und Würzburger Schema) ausgewertet und in Bezug auf das gesamte nachuntersuchte Patientenkollektiv und einer als Rezidivoperation durchgeführten peritalaren Arthrolyse dargestellt. Ergebnisse: Klinische Ergebnisse: Im Gesamtkollektiv der Rezidivklumpfüße wurde nach der Auswertung des klinischen Anamnesebogens durchschnittlich ein gutes Ergebnis erzielt. Im Vergleich der beiden Gruppen (Gruppe 1: Patienten mit einer peritalaren Arthrolyse als Rezidivoperation; Gruppe 2: Patienten, die keine peritalare Arthrolyse als Rezidivoperation hatten) zeigte sich sowohl bei den subjektiven als auch bei den objektiven Parametern der Trend zu einem besseren Ergebnis in der Gruppe 1, ein statistisch signifikanter Unterschied in den beiden Gruppen konnte nicht festgestellt werden. Bewertungsschemata: Die 57 nachuntersuchten Rezidivklumpfüße erreichten nach der Auswertung nach Lehman und nach Mc Kay ein zufrieden stellendes Ergebnis, im Gegensatz dazu fiel das Gesamtergebnis nach Simons’ Bewertungsschema bei 71,7% der nachuntersuchten Patienten nicht zufrieden stellend aus. Im Gruppenvergleich zeigt sich bei den Ergebnissen nach Simons und nach Mc Kay der Trend dahingehend, dass die Patienten (Füße) der Gruppe 1 besser abschnitten als die Patienten (Füße) der Gruppe 2. Radiologische Ergebnisse: Nach der Auswertung aller radiologischen Ergebnisse, war nach dem Rezidiveingriff im Durchschnitt keine statistisch signifikante Verbesserung der gemessenen Winkelwerte festzustellen. Schlussfolgerung: In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass es kein Operationsverfahren gibt, welches im Vergleich zu anderen Verfahren zu einem statistisch signifikant besseren Ergebnis führt. Jeder Patient - jeder Fuß - muss individuell betrachtet werden. Eine sorgfältige klinische Untersuchung eines erfahrenen Operateurs und die Auswertung standardisierter Röntgenbilder im a.-p. und seitlichen Strahlengang sind außerdem für die Entscheidung über die weitere operative Therapie und für das Erreichen eines funktionell guten Ergebnisses von großer Wichtigkeit. Die beste Behandlung eines Rezidiv- bzw. Residualklumpfußes ist jedoch die Prophylaxe durch eine adäquate Primärbehandlung und Nachsorge.
Die vorliegende Studie berichtet erstmals über den Vergleich einer uni- mit einer bikondylären Endoprothese zur Therapie des M. Ahlbäck im Spätstadium. Da diese Osteonekrose nur das mediale Kompartiment betrifft, liegt die Indikation für eine unikompartimentelle Prothese vor. Trotzdem wurde entsprechend den Erfahrungen der Operateure in unserer Klinik seit 1988 häufiger eine bikondyläre Prothese inmplantiert. In der der Literatur findet sich bis heute keine einheitliche Meineung zu diesem Thema und es gibt nur wenige Studien zum M. Ahlbäck, da diese Erkrankung sehr selten auftritt. Daher wurde diese Studie konzipiert, mit dem Ziel, die Ergebnisse der unikondylären gegenüber der bikondylären Prothese zu vergleichen. In diese Studie wurden 37 Patienten (39 Knie) mit der Diagnose M. Ahlbäck eingeschlossen. Die prä- und intraoperativen klinischen und röntgenologisch Daten wurden retrospektiv erfaßt. Daraufhin wurden die Patienten bei einem Follow up nach durchschnitllich 6,6 (0,75-16,75) Jahren nochmals klinisch und röntgenologisch untersucht. Aufgrund der geringen Inzidenz des M. Ahlbäck war die Studie auf eine kleine Fallzahl beschränkt. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß in allen klinischen und röntgenologischen Beobachtungen sowie in der Analyse der berechneten Scores die bikondyläre Prothese der unikondylären überlegen war. Die Verankerung der unikondylären Prothese im femoralen Knochenlager scheint aufgrund der Nekrosezone beim M. Ahlbäck nicht ausreichend gewährleistet zu sein. Daher empfehlen wir die bevorzugte Implantation einer bikondylären Prothese gegenüber einem unikondylären Modell für die operative Therapie des M. Ahlbäck.
Handgelenkserkrankungen haben sowohl in Amerika wie auch in Europa mit steigenden Fallzahlen einen durch den Ausfall der Arbeitskraft nicht unerheblichen Einfluß auf die Volkswirtschaft. Ständige Wiederholungen in hoher Frequenz werden für die RSI ursächlich verantwortlich gemacht. Basierend auf der Annahme, dass Vibrationen und Beschleunigungskräften mittels Dämpfkörpern beeinflusst werden können, wurde die Coopercare Lastrap-Bandage entwickelt. Obwohl die Behandlung mit Handgelenksorthesen eine allgemein gängige Form der Behandlung von verschiedenen Handgelenkserkrankungen darstellt, gibt es hierzu nur sehr wenige klinische Daten über den Stellenwert dieser Verfahren. Daher wurde in einer prospektiven randomisierten Längsschnitt-Studie der Stellenwert einer Bandagenbehandlung mit biomechanisch begründetem Ansatz im Vergleich zur konventionellen Bandagentherapie an 34 Patienten mit unterschiedlichen Erkrankungen des Handgelenks getestet. Unserer Studie zufolge sind entsprechend dem biomechanischen Ansatz die unter 40-jährigen männlichen Patienten mit seit kurzem bestehender Tendovaginitis die Zielgruppe, die am Besten von einer Bandagentherapie mit der Lastrap®-Bandage profitieren. Bei unter 40-jährigen männlichen Patienten mit Distorsion des Handgelenks ist die Manu-Hit®-Bandage zu bevorzugen. Durch die deutliche Schmerzreduktion können hier Handgelenksorthesen unter anderem den Gebrauch von NSAR verringern und damit die Arzneimittelausgaben senken.
Die vorliegende Studie untersuchte die Langzeitergebnisse nach operativer Therapie einer Osteochondrosis dissecans des Ellenbogengelenkes bei 28 Patienten. Die Therapie erfolgte in 15 Fällen arthrotomisch und in 13 Fällen arthroskopisch. Hauptfragestellung war die Darstellung von möglichen postoperativen funktionellen und subjektiv empfundenen Unterschieden innerhalb der arthrotomisch bzw. arthroskopisch behandelten Patientengruppen. Daneben sollte der Einfluß verschiedener Parameter auf das Ergebnis untersucht werden. Die Untersuchungsergebnisse basieren auf Auswertungen der Krankenakten, der Operationsberichte, der klinischen und röntgenologischen Nachuntersuchung sowie auf der Erhebung des Secec -Elbow - Scores und des DASH- Scores. Es wurden 6 Patienten konservativ vorbehandelt, ohne dass dies eine Heilung erzielte. Die Gruppen Arthrotomie vs. Arthroskopie unterschieden sich nicht im postoperativen Arthrosegrad und unwesentlich in den Punktzahlen des DASH- Scores und des Secec - Elbow - Scores. Die offen operierten Patienten erzielten innerhalb der Module des DASH-Scores sowie des Secec - Elbow - Scores einen nicht signifikant aber tendenziell besseren Punktwert. Es lagen präoperative Röntgenbilder von 28 Patienten vor. Hier zeigten 5 Ellenbogen Anzeichen arthrotischer Veränderung, 3 dieser Patienten waren postoperativ in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt. Die Herdgröße korrelierte mit der postoperativen Schmerzempfindung, der Bewältigung des täglichen Lebens und dem Gesamtscore des Secec - Elbow - Scores. Der perioperativ erhobene Grad des Knorpelschadens nach Outerbridge stand in Zusammenhang mit den Ergebnissen des Moduls Secec adl (Bewältigung des täglichen Lebens). Die Dissekatentfernung erwies sich mit zunehmender Größe der Gelenkkörper als Steigerungsfaktor für den postoperativen Arthrosegrad, während die Refixation eines Dissekates zu einem besseren Punktwert des Secec Gesamtscores führte. Die Durchführung einer Abrasionschondroplastik führte zu höheren Werten bei der Bewertung des Schmerzempfindens zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung. Die Ergebnisse legen nahe, dass funktionelle und subjektiv empfundene Beeinträchtigungen mit präoperativen degenerativen Veränderungen, dem Grad einer Knorpelschädigung, einem großen osteochondralen Herd und den Maßnahmen Gelenkkörperentfernung, Refixation und Abrasionschondroplastik in Verbindung stehen. Die Art des Eingriffes, ob arthrotomisch bzw. arthroskopisch, beeinflußt den Untersuchungen nach nur unwesentlich das Endergebnis.