¹Universitätsklinikum Würzburg, Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie, Würzburg, Deutschland
²Berhard-Heine Zentrum für Bewegungsforschung, IZKF Junior Forschergruppe für Muskuloskelettale Zellbiologie, Würzburg, Deutschland
³Universtitäsklinikum Würzburg, Klinik und Poliklinik für Nuklearmedizin, Würzburg, Deutschland
⁴Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Institut für Funktionswerkstoffe der Medizin und Zahnheilkunde, Würzburg, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Die Untersuchung der Frakturheilung im Tiermodell spielt eine zunehmende wissenschaftliche Bedeutung. In der Maus sind unterschiedliche Frakturmodelle etabliert. Diese weisen jedoch meist lange Operationszeiten und entsprechend hohe Komplikationsraten auf [1], [2], [3]. Ziel dieser Studie war es, ein schnell und zuverlässig durchführbares Frakturmodell mit kurzer postoperativer Regenerationszeit in der Maus zu etablieren.

Material und Methoden: Die Studie erfolgte an insgesamt 12 Wildtyp-Mäusen (C57BL/6J, Charles River Sulzfeld). Bei den 8 Wochen alten Tieren wurde eine offene Tibiaosteotomie und anschließende Osteosynthese mit einem 0,2 mm dicken Stahl-Draht durchgeführt (Abbildung 1 [Fig. 1]). Unmittelbar postoperativ erfolgten Röntgenkontrollen nach 3 und 6 Wochen zur Überprüfung der Drahtlage und Frakturstellung. Nach Euthanasie 8 Wochen postoperativ wurden die Frakturheilung in Mikro-CTs und die biomechanische Stabilität der ausgeheilten Tibia in Torsionstestungen ermittelt.

Ergebnisse: Alle Tiere erholten sich nach einer kurzen Operationszeit (Mittelwert: 8 Minuten, 50 Sekunden) sehr schnell. Das operierte Bein wurde spätestens innerhalb von 24 h wieder zum Klettern und zum Stehen auf den Hinterläufen eingesetzt. Alle Frakturen heilten radiologisch vollständig innerhalb von 8 Wochen ohne Komplikationen mit großer Kallusformation aus (Abbildung 1 [Fig. 1]). Die operierten Tibiae wiesen insgesamt ein hohes Torsionsmoment und eine hohe Steifigkeit in den biomechanischen Testungen auf (Abbildung 2 [Fig. 2]). In den mikro-CT Analysen betrug das Knochenvolumen auf Höhe der Fraktur bei der operierten Seite 0,15 mm³ 0,05 mm³ und bei der nicht operierten Seite 0,10 mm³ 0,01 mm³.

Diskussion und Schlussfolgerung: Das vorgestellte offene Tibiaschaftfrakturmodell mit intramedullärer Stabilisierung über einen retrograden Stahl-Pin ist ein minimalinvasiver Eingriff mit kurzer Anästhesiezeit und schneller postoperativer Erholungsphase. Alle Frakturen heilten mit großer Kallusbildung und hoher biomechanischer Festigkeit aus. Somit stellt das Modell eine attraktive Alternative zu bestehenden experimentellen Ansätzen für die muskuloskelettale Forschung dar.

References

[1] Schindeler A, Morse A, Harry L, Godfrey C, Mikulec K, McDonald M, Gasser JA, Little DG. Models of tibial fracture healing in normal and Nf1-deficient mice. J Orthop Res. 2008 Aug;26(8):1053-60. DOI: 10.1002/jor.20628
[2] Brady RD, Grills BL, Church JE, Walsh NC, McDonald AC, Agoston DV, Sun M, O'Brien TJ, Shultz SR, McDonald SJ. Closed head experimental traumatic brain injury increases size and bone volume of callus in mice with concomitant tibial fracture. Sci Rep. 2016 Sep 29;6:34491. DOI: 10.1038/srep34491
[3] Mori Y, Fujisawa H, Kamimura M, Kogure A, Tanaka H, Mori N, Masahashi N, Aizawa T. Acceleration of Fracture Healing in Mouse Tibiae Using Intramedullary Nails Composed of ß-Type TiNbSn Alloy with Low Young's Modulus. Tohoku J Exp Med. 2021 Oct;255(2):135-42. DOI: 10.1620/tjem.255.135