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Zielsetzung und Fragestellung: Die Knochenheilung ist ein einzigartiger, narbenfreier Heilungsprozess. Dennoch treten häufig Komplikationen wie verlangsamte Heilung oder Pseudoarthrosen auf, die klinisch relevant bleiben. Der individuelle Immunstatus eines Patienten hat sich dabei als zentraler Risikofaktor herausgestellt. Das lymphatische System ist essenziell für die Flüssigkeitshomöostase, Transportvorgänge und Immunantworten. Neueste Erkenntnisse zeigen die Existenz von Knochen-assoziierten Lymphgefäßen. Obwohl bekannt ist, dass Lymphdrainagen die Knochenheilung fördern und lymphatische Gefäße nach genotoxischem Stress expandieren, bleibt die genaue Rolle von Lymphgefäßen und drainierenden Lymphknoten (dLNs) im Frakturheilungsverlauf, insbesondere im Hinblick auf den Einfluss von Immunzellen, unklar. Ziel dieser Studie ist es, die Funktion, Kapazität und potenziellen Nutzen des lymphatischen Systems und dLNs in der Frakturheilung zu untersuchen.

Material und Methoden: Diese prospektive Studie wurde durch das Landesamt für Gesundheit und Soziales (LAGeSo) genehmigt. Ein murines Osteotomie-Modell mit externem Fixateur wurde verwendet, um den Knochenheilungsverlauf zu untersuchen. Mäuse mit unterschiedlicher Immunerfahrung, erzielt durch variierende Exposition gegenüber natürlichen Antigenen, wurden in die Studie eingebunden. Kongene regulatorische T-Zellen (Tregs) wurden vor der Osteotomie adoptiv transferiert und 3 sowie 7 Tage postoperativ auf ihren Phänotyp und ihre Funktionalität in verschiedenen Geweben analysiert. dLNs wurden entweder während oder zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Osteotomie entfernt, um longitudinale Effekte auf die Frakturheilung sowie auf systemische und lokale Immunzellen zu untersuchen. Es wurden histologische Methoden, hochparametrische Durchflusszytometrie, Micro-Computertomographie und RNA-Sequenzierung angewandt. Die statistische Auswertung erfolgte mit GraphPad Prism.

Ergebnisse: Lymphatische Gefäße wurden 7 und 21 Tage nach der Osteotomie im umliegenden Gewebe und nahe des Frakturbereichs nachgewiesen. Gleichzeitig zeigte sich eine signifikante Vergrößerung der dLNs, begleitet von zellulärer Proliferation, inflammatorischen Signalisierungen, Zytokinproduktion und zellulären Interaktionen. Adoptiv transferierte Tregs migrierten überwiegend in die dLNs des frakturierten Knochens. Ihr Phänotyp und ihre Funktionalität korrelierten mit dem Immunstatus der Tiere. Die Entfernung der dLNs führte zu einer signifikant verbesserten Knochenheilung, insbesondere bei immunerfahrenen Tieren, und beeinflusste zusätzlich die regulatorische Funktion systemischer Immunzellen.

Diskussion und Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse zeigen eine bedeutende Lymphknoten-Knochen-Achse in Frakturszenarien auf, die für die Immunantwort und den Heilungsverlauf entscheidend ist. Immunzellsignalisierungen aus dLNs beeinflussen den Heilungsfortschritt und hängen von der individuellen Immunerfahrung ab. Das lymphatische System ermöglicht eine zentrale Kommunikation zwischen Frakturbereich und Lymphknoten und übernimmt somit eine regulatorische Rolle bei der immunologischen Antwort auf die Knochenheilung.