Medizinische Universität Graz

Meine Abschlussarbeiten - Publikationen

Diplomarbeit - Detailansicht

Gehe zu

Betreute Abschlussarbeiten

Sprachversion

Deutsch Englisch (Sprache des Volltextes)

Bibliografische Informationen

Titel

Immunantwort auf ZX00-Implantate bei gesunden und osteoporotischen Ratten

Kurzfassung

Hintergrund: In der EU wird eine von drei Frauen und einer von fünf Männern im Laufe ihres Lebens eine osteoporotische Fraktur erleiden. Dies entsprach 4,28 Millionen Fragilitätsfrakturen im Jahr 2019. Aufgrund der gestiegenen Lebenserwartung wird geschätzt, dass die Anzahl der Fragilitätsfrakturen bis 2034 auf 5,28 Millionen ansteigen wird. Die Osteosynthese von osteoporotischem Knochen stellt aufgrund von Veränderungen in den mechanischen, immunologischen und regenerativen Eigenschaften des Knochens eine besondere Herausforderung dar. Daher haben sich die Anforderungen an Implantatmaterialien hinsichtlich besserer Osteointegration, Osteokonduktivität und Osteoinduktivität geändert. Biologisch abbaubare Magnesium (Mg)-basierte Implantate, wie ZX00, zeigten vielversprechende Ergebnisse in Tierversuchen und ersten klinischen Anwendungen. Eine Studie an osteoporotischen Ratten zeigte jedoch eine beschleunigte Degradation des ZX00-Implantats. Daher war das Ziel dieser Studie, die systemischen osteoimmunmodulatorischen Veränderungen während der Osteoporoseentwicklung und die osteogenen Eigenschaften von ZX00 in einem Rattenmodell zu untersuchen. Wir analysierten in der ersten Phase der Studie die systemische immunmodulatorische Reaktion und die morphologischen Veränderungen des Knochens beim Auftreten von Osteoporose und in der zweiten Phase die systemische Immunantwort auf ZX00 unter osteoporotischen und gesunden Bedingungen, sowie das Degradationsverhalten von ZX00.

Methoden: Im ersten Teil wurden SD-Ratten ovariektomiert (OVX) und in Gruppen von je 5 Tieren zu den Zeitpunkten 4, 8 und 12 Wochen getötet. Das gleiche Verfahren wurde bei nicht ovariektomierten Kontrollgruppen angewendet. Blut-, Lymphknoten- und Milzproben wurden entnommen und eine quantitative FACS-Analyse der Immunzellpopulation durchgeführt. Die Tibiae wurden herausgeschnitten und ex vivo hochauflösende µCT-Aufnahmen erstellt. Basierend auf den µCT-Bildern wurden 3D-Rekonstruktionen der 12-Wochen-Gruppen erstellt und knochenmorphologische Marker wie BV/TV, Tb.Th, Tb.N, Tb.Sp und Conn.D analysiert. Im zweiten Teil wurden 40 SD-Ratten gleichmäßig auf die Gruppen OVX-ZX00, ZX00, OVX-sham und sham aufgeteilt. Zwölf Wochen nach der Ovariektomie wurden ZX00-Stifte implantiert und Scheinoperationen durchgeführt. Die Tiere wurden zu den Zeitpunkten 3 und 14 Tage getötet. Blut-, Lymphknoten- und Milzproben wurden entnommen und eine quantitative FACS-Analyse der Immunzellpopulation durchgeführt. Tibiae wurden entnommen, in Technovit 9100 New eingebettet, und 100 µm dünne Schliffpräparate wurden nach Levai und Laczko gefärbt.

Ergebnisse: Wir beobachteten trabekulären Knochenverlust mit entsprechender Reduktion von BV/TV, Tb.N, und Conn.D wie auch einem Antieg von Tb.Sp bei den OVX-Ratten nach 12 Wochen. Die FACS-Analyse zeigte eine signifikant erhöhte T-Zell-Population zugunsten der CD4+ T-Zellen. Nach der Implantation von ZX00 wurde bei den ovariektomierten Ratten eine verstärkte Implantatdegradation beobachtet. Die FACS-Analyse offenbarte anfängliche Unterschiede zwischen Sham und OVX Ratten, die sich später angleichen, was auf einen ausgeprägteren Einfluss der Ovariektomie im Vergleich zur ZX00-Implantation hindeutet.

Schlussfolgerung: Alle Ergebnisse stützen eine lokale und systemische Wirkung der Ovariektomie, was auf ein proinflammatorisches Umfeld bei ovariektomierten Ratten hindeutet. Zusammengefasst war der systemische Effekt vor allem mit der Ovariektomie verbunden, ohne signifikante Veränderungen durch die Implantation von ZX00. Allerdings wären lokale Änderungen der Immunzellen und ein längerer Beobachtungszeitraum wünschenswert. Dies würde eine Abwägung der positiven immunmodulatorischen Effekte von Magnesium gegenüber den potenziellen negativen Aspekten einer schnelleren Implantatdegradation ermöglichen.

Schlagwörter

Osteoporose, Magnesiumimplantate, Ovariektomie, Immunantwort, Biodegradation

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2025

Volltext

Volltext downloaden