Neue Methoden fördern Knochenneubildung
Die Knochenheilung ist ein komplexer Prozess, der mit zunehmendem Alter und Erkrankungen wie Osteoporose verlangsamt wird. Obwohl knochenmodulierende Medikamente, Transplantate oder Gerüste die Heilung beschleunigen können, muss der Reparaturprozess noch genauer erforscht werden. Das EU-finanzierte Projekt FRACQUAL (Novel therapeutic agents to improve bone quality during fracture repair) untersuchte dies nun an jungen und gesunden Tieren sowie an alters- und osteoporosegeschädigten Knochen. Mittels Synchrotronstrahlung wurde die Qualität des neu gebildeten Gewebes untersucht, insbesondere Knochenzusammensetzung, Mineralstruktur und mechanische Funktion. Die Knochenneubildung sollte mit autologen und Allotransplantaten sowie einer Kombination aus BMP (bone morphogenetic protein) und Bisphosphonat gefördert werden. Da BMP anabol und Bisphosphonat anti-katabol wirken, konnten die Nachteile von Allotransplantaten ausgeräumt werden, sodass die Heilung besser verlief als beim alleinigen Einsatz von autologem Gewebe. Der Heilungsprozess bei osteoporotischen Ratten war dem Ergebnis bei gesunden Ratten vergleichbar, und bei jungen und älteren Ratten ähnlich. Um die Neubildung weiter zu stimulieren, wurde ein Gerüst aus Kollagenhydroxylapatit getestet. Zwar bewährte sich dies am Modell für Schädelfraktur, jedoch musste bei diesem speziellen Gerüst BMP zugegeben werden, damit sich die Fraktur am normalerweise langsam heilenden Langknochen schließt. Analysen der molekularen Zusammensetzung und Mineralstruktur des neu gebildeten Knochens ergaben im umliegenden Kallusgewebe einen niedrigeren Grad der Mineralisierung und Kollagenreifung als beim kortikalen Knochen. Überraschenderweise wirkten sich knochengewebefördernde Medikamente nicht signifikant auf die molekulare Zusammensetzung oder Mineralkristallstruktur des neuen Knochens aus. Im weiteren Projektabschnitt wurde durch Röntgenstreuung ermittelt, dass bei allen Arten ähnliche Nanostrukturen zu finden sind. Insgesamt lieferte FRACQUAL Grundlagenwissen zur Knochenheilung und alters- bzw. osteoporosebedingten Prozessen. Die vorgeschlagenen kombinatorischen Strategien fördern, dass mehr und stabileres Knochengewebe gebildet wird und Komplikationen und Morbidität reduziert werden.
Schlüsselbegriffe
Knochen, Knochenbrüche, Osteoporose, Transplantate, FRACQUAL, Knochen-morphogenetisches Protein, Bisphosphonat
