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Die Applikation des Fibroblast Growth Factors 2 imitiert das Knochenheilungspotential des Os frontale in parietalen Schädeldefekten
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Authors
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B. Behr
- Department of Surgery, Division of Plastic Surgery, Stanford University, USA
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N.J. Panetta
- Department of Surgery, Division of Plastic Surgery, Stanford University, USA
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M.T. Longaker
- Department of Surgery, Division of Plastic Surgery, Stanford University, USA
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N. Quarto
- Department of Surgery, Division of Plastic Surgery, Stanford University, USA
| Published: | April 23, 2009 |
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Einleitung: Die Rekonstruktion großer Knochendefekte erfordert komplexe rekonstruktive Eingriffe, welche nicht immer zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Der Mäuseschädel ist ein interessantes Modell, um diese Defekte zu untersuchen, da er Knochen unterschiedlicher embryonaler Herkunft enthält. Das Os frontale entstammt der Neuralleiste, wohingegen das Os parietale mesodermalen Ursprungs ist. Beim Vergleich dieser beiden Knochen konnte gezeigt werden, dass im Os frontale höhere Expressionsniveaus der Fibroblast Growth Factor (FGF) Liganden und Rezeptoren existieren. In unserer aktuellen Arbeit konnten wir sowohl in-vitro als auch in-vivo ein größeres Knochenheilungspotential im Os frontale im Vergleich zum Os parietale nachweisen. Basierend auf diesen Beobachtungen wurde der Versuch unternommen, durch die Applikation von FGF-2 in parietale Knochendefekte das Knochenheilungspotential des Os frontale zu imitieren. Darüber hinaus wurden der Zeitverlauf der Zellproliferation und osteogenen Differenzierung, sowie sämtliche Signalkaskaden von FGF-2 im Knochenmodell untersucht.
Material und Methoden: In jugendlichen (P7) und erwachsenen (P60) Mäusen wurde im Os frontale und im Os parietale jeweils ein 2 Millimeter großer Defekt ohne Verletzung der Dura mater erzeugt. Der parietale Defekt wurde mit einem in FGF-2 getränkten Kollagenschwamm behandelt. Die Kontrollgruppen beinhalteten einen unbehandelten Defekt, sowie einen Kollagenschwamm ohne Faktoren (jeweils 7 Tiere pro Gruppe). Der Defekt im Os frontale blieb stets unbehandelt. Die Größe der Defekte wurde in den postoperativen Wochen 1, 2, 4, 8 und 12 computertomographisch untersucht. Anschießend wurden die Mäuse getötet und die Schädel histologisch aufgearbeitet. Um die Effekte und Signalkaskaden von FGF-2 zu ermitteln, wurden Schädel 24, 48 und 72 Stunden nach der Operation für immunhistochemische Untersuchungen aufgearbeitet. Die Zielantigene beinhalteten PCNA, Runx2, p-ERK, Akt Ser 473 und PKCδ.
Ergebnisse: In den Kontrollgruppen konnte ein signifikant größeres Knochenheilungspotential im Os frontale gegenüber dem Os parietale festgestellt werden. Die mit FGF-2 behandelten parietalen Defekte der P60 Mäuse zeigten eine signifikant bessere Knochenheilung. In behandelten P7 Mäusen war die Heilungsrate sogar mit der des Os frontale vergleichbar. In der behandelten Gruppe konnte mit der Immunhistochemie ein Anstieg der Zellproliferation und osteogenen Vorläuferfaktoren nachgewiesen werden. Darüber hinaus zeigte sich, dass sämtliche FGF Signalkaskaden, namentlich p-ERK, PKC und PI-3K, zu unterschiedlichen Zeitpunkten involviert sind.
Schlussfolgerung: Die Applikation von FGF-2 auf parietale Knochendefekte bietet die Möglichkeit das verminderte Knochenregenerationspotential, welches durch die embryonale Herkunft vorgegeben ist, zu überwinden. Die Zeitabhängigkeit der Signalkaskaden von FGF-2 bietet neue Einblicke in das komplexe Zusammenspiel von FGF-2 im Rahmen eines akuten Knochendefektes. Diese Strategie, welche auf embryonalen Unterschieden von benachbarten Knochen beruht, könnte einen neuen Ansatz im Tissue Engineering darstellen.
Abbildung 1 [Abb. 1]
