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Fragestellung: Hydrogele liefern vielversprechende Ansätze für regenerative Behandlungsstrategien an der Bandscheibe. Gegenwärtig ist jedoch noch unklar, ob und in welchem Ausmaß (1) die Durchführung einer Nukleotomie, die mit der Zerstörung der natürlichen Grenzflächen zwischen Nukleus und den umgebenden Strukturen verbunden ist und (2) der zur Implantation erforderliche Anulusdefekt zu einer nachhaltigen Veränderung der Bandscheibenbiomechanik führt. Um der Fragestellung nachzugehen, ob durch die Implantation eines Hydrogels die biomechanischen Eigenschaften der Bandscheibe wiederhergestellt werden können, wurde eine experimentelle Studie durchgeführt.

Methodik: In einer In-vivo-Vorversuchsstudie am Schaf wurde über 24 Stunden der intradiskale Druck (IDP) der Bandscheibenfächer L2-L3 und L4-L5 gemessen. Die durchschnittlich ermittelten IDP-Werte von 0,75 bzw. 0,5MPa (tagsüber/nachts) entsprachen axialen Kompressionskräften von 130 bzw. 58N. Hieraus wurde ein physiologisches In-vitro-Lastprotokoll aus 3 Zyklen 15-minütiger Tages- und 30-minütiger Nachtlast abgeleitet. 30 ovine Monosegmente (22×L2-L3,8×L4-L5) kamen zum Einsatz, die 5 Gruppen zugeordnet wurden: (i)INTAKT, (ii)DEF-AN: Links-lateraler Anulusdefekt ohne Beeinträchtigung des Nukleus. Der Defektverschluss erfolgte mittels Naht und Cyanoacrylatkleber. (iii)DEF-NUK: Ausräumen des Nukleus mit anschließender Reimplantation. Der Defektverschluss erfolgte wie für DEF-AN. Desweiteren wurden 2 Nukleusersatz-Hydrogele untersucht: (iv)ein Hyaluronsäurederivat (DDAHA, Anika Therapeutics, Abano Therme, Italy) und (v)ein mikrobielles Polysaccharid (iGG-MA, 3 B's Research Group).

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: DEF-AN zeigte im Vergleich zu INTAKT keinen signifikanten Einfluss auf den Höhenverlust der Bandscheibe und den IDP, während DEF-NUK den Höhenverlust um ~30% erhöhte (p=0.2) und den IDP signifikant um ~30% reduzierte (p=0.03). DDAHA und iGG-MA führten im Vergleich zu INTAKT zu keinem signifikanten Höhenverlust (~18%). Somit gaben beide Hydrogele den Höhenverlust der intakten Bandscheibe besser wieder als DEF-NUK, führten jedoch zu einem stärkeren IDP-Verlust (~34%).

Da bereits die Reimplantation des natürlichen Nukleus zum Verlust der biomechanischen Kompetenz der Bandscheibe führt, weist diese Studie klar auf die Bedeutung der Grenzflächen zwischen Nukleus und umgebenden Strukturen sowie einer adäquaten Anulusversiegelung hin. Hydrogele, die nach dem natürlichen Vorbild des Nukleus hergestellt und konzipiert sind, das mechanische Verhalten des Nukleus nachzubilden, könnten aufgrund der durch die Nukleotomie und den Anulusdefekt zerstörten Bandscheibenintegrität in ihrer Funktionalität, die Bandscheibenhöhe und den IDP wiederherzustellen, versagen. Um ein biomechanisches Äquivalent des nativen Nukleus zu erhalten, ist es zukünftig nötig, der natürlichen Verankerung des intakten Nukleus bzw. seines Ersatzes sowie einer effektiven Versiegelungsmethode größere Aufmerksamkeit zu schenken.