Bestimmung des optimalen Zeitfensters beim zweizeitigen OP-Verfahren nach Masquelet durch histologische und zelluläre Charakterisierung von Masquelet-Membranen

Status:

abgeschlossen 09/2018

Zielsetzung:

Die Masquelet-Technik ist ein zweizeitiges Operationsverfahren, bei dem im ersten Schritt die Segmentresektion des Knochens und temporäre Defektauffüllung mit einem antibiotikahaltigen Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Zementplatzhalter erfolgt. Dieser Platzhalter induziert die Bildung einer synovia-artigen Membran. Im zweiten Schritt erfolgt nach einem bislang nicht genau definierten Zeit-Intervall die Entfernung des Platzhalters und anschließende Defektauffüllung des Membranhohlraums mit Eigen- und/oder Fremdspongiosa sowie Wachstumsfaktoren.

Im Rahmen des Projekts sollte durch histologische und zelluläre Charakterisierung von Masquelet-Membranen und Zellbiologie (Bioaktivität) sowie durch Korrelation zur Spacer-Standzeit ein optimales Zeitfenster für den Zweiteingriff definiert werden.

Aktivitäten/Methoden:

Analysiert wurden hierbei 65 Membranen, gewonnen nach einem zweizeitigen Knie-Totalendoprothesen-Wechsel, bei dem analog zur zweizeitigen Masquelet-Technik ebenfalls die temporäre Implantation eines PMMA-Platzhalters erfolgte. Während beim Masquelet-Verfahren die Membran im zweiten Eingriff erhalten werden muss, erfolgte bei der Knieprothesen-Re-Implantation im Rahmen des chirurgischen Debridements die komplette Entfernung der Membran. Diese stand daher uneingeschränkt für die weitere zellbiologische Charakterisierung zur Verfügung.

Anhand der histologischen Ergebnisse konnte gezeigt werden, dass der Aufbau der Membran zwei- bzw. dreischichtig war und sich die Zusammensetzung der Membranen im zeitlichen Verlauf änderte. Zur Analyse der biologischen Aktivität der Masquelet-Membranen wurden MSC in direktem oder indirektem Kontakt mit einem Membranstück kokultiviert.

Ergebnisse:

Die Ergebnisse zeigten deutlich, dass die osteogene Bioaktivität der Membranen keinen großen zeitlichen Veränderungen unterlag und die biologische Effizienz auch bei älteren Membranen nicht abnahm. Vergleichbare Resultate zeigte die Microarray-Analyse der Membran-Lysate. Der Vergleich der Proteinmuster aus unterschiedlich alten Membranen zeigte deutlich, dass die Proteinexpressionsmuster zu allen Zeitpunkten nahezu identisch mit einzelnen Variationen verliefen. Des Weiteren konnte zu allen Zeitpunkten in den Membranen eine hohe Anzahl mesenchymaler Stammzellen mittels immunhistochemischer Analyse detektiert werden. Zur Lokalisation der MSC in den unterschiedlichen Membranen wurde hierbei eine Doppelfärbung mit den Oberflächenmarkern CD105/CD73 oder CD90/CD73 durchgeführt.

Zusätzlich konnten aus allen Membranen Zellen isoliert werden, die die MSC- Oberflächenmarker CD73 und CD105 auf ihren Oberflächen exprimierten und ein pluripotentes Differenzierungspotential besaßen. Die isolierten Membranzellen erfüllten somit die Charakteristika humaner mesenchymaler Stammzellen. Die erzielten Ergebnisse zeigen eindeutig, dass die biologische Effizienz auch bei älteren Membranen nicht abnimmt. Diese Studie liefert somit neue Erkenntnisse für die Behandlung von Knochendefekten mittels Masquelet-Technik, die direkte Auswirkungen auf zukünftige Überlegungen hinsichtlich des Zeitpunktes für den Zweiteingriff haben.

Stand: