¹Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie an der Eberhard Karls Universität Tübingen, BG Klinik Tübingen, Tübingen, Deutschland
²Siegfried Weller Institut für Unfallmedizinische Forschung, Eberhard Karls Universität Tübingen, Tübingen, Deutschland
³Klinisch-experimentelle Chirurgie Homburg, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Verzögerte Knochenheilung und Pseudarthrosen sind nach wie vor eine große Herausforderung in der unfallchirurgischen Behandlung. Diese Komplikationen gehen mit erheblichen finanziellen Belastungen für das Gesundheitssystem und mit einer deutlichen Einschränkung der Lebensqualität der betroffenen Patienten einher.

Der Phytochemikalie Betulinsäure (BA) konnten bereits anti-inflammatorische, anti-oxidative und pro-angiogene Effekte sowohl in vitro als auch in vivo nachgewiesen werden. Außerdem konnte gezeigt werden, dass BA das Überleben transplantierter Hautlappen im Mausmodell verbessert. Im Knochen hemmt BA die Osteoklastenaktivität und Osteoklastogenese und fördert die Osteoblastogenese. Diese Studie untersucht die bisher noch unklaren Auswirkungen von BA auf die Frakturheilung.

Material und Methoden: Insgesamt wurden 49 männliche CD-1-Mäuse analysiert. Die Frakturheilung wurde in einem geschlossenen Femurfrakturmodell mit einer Schraubenosteosynthese untersucht. Den Tieren wurde postoperativ täglich 20 mg/kg KG BA (Testgruppe (BA), n=30) oder Vehikel (Kontrollgruppe (Ctrl), n=19) abwechselnd intraperitoneal/subkutan injiziert. Die Knochen wurden nach zwei Wochen (n=23) und fünf Wochen (n=26) biomechanisch und radiologisch (Mikro-CT) analysiert. Außerdem wurde Kallusgewebe mittels Western-Blot auf Veränderungen der Proteinexpression in Bezug auf Inflammation, Angiogenese und oxidativen Stress untersucht. Zur statistischen Auswertung wurde der Mann-Whitney-Test verwendet. Das Signifikanzniveau wurde auf p = 0,05 festgelegt.

Ergebnisse: Biomechanisch zeigte sich nach zwei Wochen eine Zunahme der Biegesteifigkeit der frakturierten Femora der BA-Gruppe (Median (IQR), Ctrl vs. BA:4,6 (1,5 – 6,4) vs. 8,3 (5,8 – 16,1) (N/mm), p = 0,07). Nach fünf Wochen war die Biegesteifigkeit der BA-Gruppe jedoch vermindert (56,3 (30,7 – 76,9) vs. 34,9 (24,9 – 50,5) (N/mm), p = 0,22). In der Western-Blot-Analyse zeigten sich geringfügig erhöhte Expressionen der Marker Vascular endothelial growth factor (0,4 (0,3 – 2,0) vs. 0,9 (0,7 – 1,4), p=0,26), Cyclooxygenase-2 (0,6 (0,2 – 1,5) vs. 0,9 (0,8 – 1,8), p=0,26) und Runt-related transcription factor 2 (0,4 (0,2–1,8) vs. 0,8 (0,6 – 1,5), p=0,26). CT-morphologisch zeigte sich nach zwei Wochen ein erniedrigtes Knochenvolumen (8,9 (5,6 – 9,2) vs. 5,6 (4,4 – 7,1) (x 109 µm³), p= 0,18), ebenso nach fünf Wochen (7,4 (5,2 – 8,8)vs. 5,0 (3,9 – 8,5) (x 109 µm³), p=0,13).

Diskussion und Schlussfolgerung: Die Behandlung mit BA verbessert die Frakturheilung im Mausmodell nicht und führt zu einer verminderten knöchernen Kallusbildung.