Untersuchungen zum Einwachsverhalten von PMMA (Polymethylmethacrylat)-Zement und Edelstahlimplantaten bei einmaliger Gabe von osteogenetischen Faktoren

Abstract

In der vorliegenden Studie wurden die Möglichkeiten einer Verbesserung der Osseointegration von PMMA- und Stahlimplantaten durch einmalige, entweder peri- oder 48 Stunden postoperative Behandlung mit PTH(1-34) in einer Dosis von 60µg/kg KG oder Alendronat in einer Dosis von 200µg/kg KG, histomorphometrisch und mechanisch an männlichen Wister-Ratten untersucht. Dafür wurde Versuchstieren je ein PMMA-Zementstab und eine Stahlschraube pro Tibia implantiert. Die 40 Tiere wurden in fünf Gruppen unterteilt, von denen eine Gruppe als Kontrollgruppe fungierte und perioperativ eine Placeboinjektion erhielt. Nach 2 Wochen wurden die Tibiae entnommen und diejenigen mit PMMA-Implantat histomorphometrisch ausgewertet. An den Tibiae mit Stahlimplantaten wurden mechanische Tests durchgeführt und darauf folgend das Ash-weight der proximalen Tibiasegmente bestimmt. Die Ergebnisse der mechanischen Tests zeigten in beiden Bisphosphonat-Gruppen einen um das 1,55-fache erhöhten Wert der benötigten Zugkraft im Vergleich mit der Kontrollgruppe. Die Ursache dieser verbesserten Stabilität könnte in den proinflammatorischen Eigenschaften, die Alendronat zugeschrieben werden, liegen. Wir nehmen an, dass es, durch Alendronat bedingt, zu einem Zuwachs an periimplantären, fibrovaskulärem Gewebe und daher zu verstärkter primärer Stabilität der Schraubengewinde im Knochen kommt. Unter PTH-Einfluss zeigten sich keine signifikanten Unterschiede bei den mechanischen Tests. Wie andere Studien zeigen konnten, benötigt es zur Verbesserung der Osseointegration von PMMA-Zement- und Stahlimplantaten die mehrfache Gabe von PTH über einen längeren Zeitraum. Bezüglich des Ash-weight zeigten die Versuchsgruppen keine Signifikanz; weder gegenüber der Kontrollgruppe, noch untereinander. Die histomorphometrischen Analysen ergaben in der Versuchsgruppe, die Alendronat 48 Stunden postoperativ erhielt, eine um das 2,4-fach geringere Knochen-Implantat-Kontaktfläche. Ursächlich könnten auch hier die proinflammatorischen Eigenschaften sein, die in die zu diesem Zeitpunkt bereits ablaufenden Entzündungsvorgänge eingreifen. Alendronat führt neben einem Zuwachs an fibrovaskulärem Gewebe auch zu einer Minderung der, dieses fibrovaskuläre Gewebe wieder abbauenden, Makrophagenanzahl, was in einer Reduktion des Knochen-Implantat-Kontakts bei erhöhter mechanischer Stabilität der Implantate resultiert. Die anderen Versuchsgruppen zeigten keine signifikanten Veränderungen. Auch bei der Bestimmung der periprothetischen Knochendichte mittels Merz-Grid wiesen die Gruppen keine signifikanten Unterschiede auf. Zusammenfassend kann man sagen, dass sich weder PTH noch Alendronat nach einmaliger Gabe in diesen Dosierungen wirklich positiv auf die histologische Implantatintegration und Knochendichte auswirken. Es scheint jedoch, dass Alendronat, peri- und postoperativ gegeben, zu einer verbesserten Primärstabilität von Stahlschrauben-Implantaten beitragen kann. Diese Erkenntnis und die Ursachen, die zu einer Minderung des Knochen-Implantat-Kontaktes nach Alendronat-Gabe führen, gilt es in weiteren Studien zu erforschen