¹BG Klinik Tübingen, Eberhard-Karls-Universität, Tübingen, Deutschland
²Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Deutschland
³BG Klinik Tübingen, Siegfried Weller Institut für Unfallmedizinische Forschung, Eberhard-Karls-Universität, Tübingen, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Die verzögerte und ausbleibende Frakturheilung ist nach wie vor eine der schwerwiegendsten Komplikationen der Traumatologie und Orthopädie. Vor diesem Hintergrund ist die Erforschung neuer therapeutischer Ansätze zur Förderung der Knochenheilung und Prävention von Spätfolgen wie Pseudoarthrosen von entscheidender Bedeutung. Phytochemikalien sind bioaktive, pflanzenbasierte Moleküle, insbesondere entzündungshemmende Wirkungen zeigen. Ein Beispiel dafür ist Hydroxysafflor Yellow A (HSYA), ein aus Disteln gewonnener Stoff, der in der chinesischen Medizin schon lange Anwendung findet. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass HSYA nicht nur entzündungshemmende und anti-oxidative, sondern auch pro-angiogene Wirkungen aufweist. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass HSYA die Proliferation von Osteoblasten stimuliert. Daher sollte in der vorliegenden Studie untersucht werden, wie HSYA die Frakturheilung im Mausmodell beeinflusst.

Material und Methoden: Zu diesem Zweck wurde ein geschlossenes Femurfrakturmodell mit anschließender Schraubenosteosynthese an CD1-Mäusen verwendet, wobei die Mäuse täglich über einen Zeitraum von 2 oder 5 Wochen nach Frakturierung 25 mg/kg KG HYSA bzw. Vehikel abwechselnd subkutan und intraperitoneal erhielten. Nach Abschluss der Behandlung wurden die Knochen entnommen und analysiert. Zur Beurteilung des Heilungsverlaufs und der Knochenstrukturen wurden die Knochen mittels Biomechanik, µCT (5 Wochen n=11, 2 Wochen n=13) und Western-Blot (n=6) analysiert. Die statistische Auswertung erfolgte anhand des Mann-Whitney U-test, es wurde eine Signifikanzniveau von p<0.05 festgelegt.

Ergebnisse: Überraschenderweise zeigten unsere Ergebnisse, dass HSYA die Frakturheilung im Mausmodell nicht verbessert. Dagegen zeigten unsere Ergebnisse einen signifikant erhöhten Anteil an niedrig (Median (CI), 35 (28–38) vs. 23 (21–27) (%)) mineralisiertem Knochenvolumen, während der Anteil an hochmineralisiertem Knochenvolumen (65 (62–71) vs. 77 (73–79) (%)) nach 5 Wochen in HSYA-behandelten Tieren im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erniedrigt war. Weiterhin zeigten die µCT-Daten, dass HSYA die Trabekelanzahl im Kallusgewebe 2 Wochen nach der Fraktur signifikant erniedrigt (1.37 (1.12–1.67) vs. 1.66 (1.50–2.05)), während die Trabekeldicke vergrößert war (0.18 (0.18–0.22) vs. 0.17 (0.16–0.19) (mm)). Darüber hinaus zeigten die Western Blot-Analysen eine signifikant verringerte Expression der pro-inflammatorischen Cyclooxygenase-2 (COX-2) im Kallusgewebe der HSYA-Gruppe (0.24 (0.0–1.06) vs. 1.4 (0.36–2.17). Eine signifikante Erhöhung der Vascular endothelial growth factor (VEGF)-Expression konnte dagegen nicht nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung: Die Behandlung mit der Phytochemikalie HSYA führt zu einer Verringerung der Knochenmineralisierung im Femurfrakturmodell der Maus. Die ist mit einer Reduktion der inflammatorischen Reaktion im Kallusgewebe assoziiert. Daher kann HSYA im klinischen Alltag nicht zur Verbesserung der Frakturheilung eingesetzt werden.