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Einfluss von Parathormon auf die Frakturheilung der proximalen metaphysären Tibia im Rattentiermodell

Influence of parathyroid hormone on fracture healing at the proximal metaphyseal tibia of the rat

von Florian August
Dissertation
Datum der mündl. Prüfung:2012-08-22
Erschienen:2012-08-31
Betreuer:PD Dr. Stephan Sehmisch
Gutachter:PD Dr. Stephan Sehmisch
Gutachter:PD Dr. Heide Siggelkow
crossref-logoZum Verlinken/Zitieren: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1604

 

 

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Name:august_f.pdf
Size:4.15Mb
Format:PDF
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Zusammenfassung

Englisch

Background: Fracture repair is a complex process. Currently, about 5-10% of all 7.9 million fractures in the U.S. show complications in terms of impaired healing or non-union. This implies a reduction of quality of life for any affected patient and results in a massive economic burden for the society. At present, no pharmacological treatment is available and treatment generally implies a surgical procedure. Intermittent administration of parathyroid hormone (PTH) has been demonstrated to improve bone mass and to increase bone formation. Question/purposes: We examined the effect of PTH on different regimes of the fracture healing process of healthy rats. Methods: 36 healthy female Sprage Dawley rats were divided into 3 groups. After bilateral transverse metaphyseal tibial osteotomy one group was treated with placebo. The other two groups were treated with 40μg/kg PTH from day one or day seven after osteotomy. Rats were treated 5x/week over a period of five weeks. Four fluorescence dyes were injected according to a predefined scheme. After decapitation specimens were harvested. One tibia was used for biomechanical testing, the other one for histological analysis. Results: Biomechanical properties of bone improved significantly in both treatment groups but did not defer significantly among them. Both treatment groups showed a significant increase in average trabecular thickness and areal bone density of the distal trabecular area whereas dorsal cortical thickness decreased significantly when compared to control group. Callus area increased significantly during early fracture repair for the group which received PTH from day 7. Conculsions: The significant increase of trabecular thickness and areal bone density at trabecular bone for both PTH-treated groups resulted in superior biomechanical properties when compared to placebo group. In addition, callus area increased for the group receiving PTH from the 7. post-operative day showing a positive effect of PTH on early callus formation. A higher load bearing capacity may result in earlier mobilization after fracture and therefore a reduction of costs due to longer hospitalization.
Keywords: parathyroid hormone; teriparatide; fracture healing; callus; osteotomy

Weitere Sprachen

Hintergrund: Die Frakturheilung ist ein komplexer Prozess. Bei etwa 5-10% aller 7.9 Millionen jährlich auftretenden Frakturen in den USA kommt es zu einer verzögerten Frakturheilung oder Pseudarthrose. Neben der daraus resultierenden individuellen Beeinträchtigung der Lebensqualität entsteht auch eine erhebliche sozioökonomis-che Belastung. Es steht derzeit keine medikamentöse Therapie zur Verfügung. Die Behandlung impliziert in der Regel eine chirurgische Intervention. Die intermittierende Parathormonapplikation führt zu einer gesteigerten Knochendichte und einer gesteigerten Knochenbildung. Fragestellung: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Parathormon (PTH) auf verschiedene Stadien der Frakturheilung im Rattentiermodell untersucht. Methoden: Es wurden 36 gesunde, weibliche Sprague Dawley Ratten auf drei Gruppen verteilt. Nach beidseitiger querverlaufender metaphysärer Tibiaosteotomie wurde eine Gruppe mit Placebo behandelt. Die anderen beiden Gruppen erhielten 40μg/kg PTH ab dem 1. postoperativen, bzw. dem 7. postoperativen Tag. Die Injektion der Tiere erfolgte 5x/Woche und der Versuch dauerte fünf Wochen. Zusätzlich wurden gemäß eines vordefinierten Spritzplans vier Fluorochrome injiziert. Nach Dekapitation erfolgte die Probengewinnnung. Die eine Tibia wurde zur Durchführung eines biomechanischen Biegeversuchs verwendet, die kontralaterale Tibia wurde histomorphologischen Untersuchungen unterzogen. Ergebnisse: Die biomechanische Belastbarkeit der Knochen nahm unter dem Einfluss von PTH bei beiden Gruppen signifikant zu. Es ergaben sich jedoch keine signifikanten Unterschiede unter den beiden PTH-Gruppen. Beide PTH-Gruppen zeigten signifikante Zunahmen der mittleren Trabekeldicke sowie der trabekulären Knochenflächendichte, wohingegen die dorsale Kortikalisdicke signifikant gegenüber der Placebogruppe abnahm. Die Kallusfläche der Gruppe welche PTH ab dem 7. Tag nach Osteotomie erhalten hatte, nahm in der frühen Frakturheilungsphase signifikant gegenber den beiden anderen Gruppen zu. Zusamenfassung: Die in den Versuchen gesehene gesteigerte biomechanische Belastbarkeit ist auf die Knochenumverteilung zu Gunsten der trabekulären Knochenstrukturen an der proximalen Tibiametaphyse zurück zu führen. Darüber hinaus zeigte die Kallusfläche während der frühen Frakturheilungsphase unter der Gabe von PTH ab dem 7. postoperativen Tag eine signifikante Zunahme, was für eine Induktion der frühen Kallusbildung unter PTH spricht. Eine höhere biomechanische Belastbarkeit resultiert in einer früheren Mobilisation und einer Reduktion der durch längere Bettlägerigkeit entstehenden Kosten.
Schlagwörter: Parathormon; Teriparatid; Frakturheilung; Kallus; Osteotomie
 

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