Osteosynthesemodell

Eine interne Osteosynthesemethode, wie die Plattenosteosynthese wurde ange-wendet, weil sie die derzeit gängigste Osteosynthesemethode im Rattenmodell darstellt (DROSSE et al. 2008). DROSSE et al. (2008) sehen in der Plattenoste-osynthese die derzeit empfehlenswerteste OstePlattenoste-osynthesemethode für ein Kno-chendefektmodell. Sie bietet den Vorteil, dass durch das Fehlen einer Verbin-dung nach aussen das Infektionsrisiko geringer ist als z.B. bei einem Fixateur externe (MORONI et al. 2002; DROSSE et al. 2008). Außerdem ist das Risiko, dass das Tier die Fixierung manipuliert oder die Osteosynthese durch Artgenos-sen manipuliert wird, fast ausgeschlosArtgenos-sen. Dies ist wichtig um das Tier in Grup-pen halten zu können (DROSSE et al. 2008). Damit die Knochenheilung unter natürlichen Bedingungen untersucht werden kann, ist es nötig, das Gewicht der Osteosyntheseplatte gering zu halten, damit die natürlichen Bewegungen des Tieres nicht durch die zusätzliche Belastung eingeschränkt werden, bzw. das Ge-wicht, welches sich auf den Knochen auswirkt, nicht um ein zusätzliches Maß erhöht wird. Diesem Kriterium wird die PEEK Osteosyntheseplatte gerecht. Die verwendete PEEK Platte hat ein Gewicht von durchschnittlich 4,5% des Körper-gewichtes einer Ratte und bietet dennoch die nötige Stabilität um den Belastun-gen bei der physiologischen Bewegung der Tiere standzuhalten (JOCKISCH et al. 1992; ESCHBACH 2000). Dies war besonders wichtig, da die nicht gelähmten Tiere bereits unmittelbar nach der Operation die Gliedmaßen voll belasteten. Die PEEK-Plattenosteosynhese ermöglicht, soweit dies über den BBB-Score fest-stellbar war, eine physiologische Bewegung der operierten Gliedmaße. BRIEHM et al. beschreiben 2005 außerdem, dass die Elastizität von PEEK der des menschlichen Knochens entspricht (AERSSENS et al. 1998; BRIEM et al. 2005).

Wobei darauf hingewiesen werden muss, dass Aerssens et al. (1998) beschrei-ben, dass sich der Röhrenknochen der Ratte am stärksten in seinen biomecha-nischen Eigenschaften vom Knochen des Menschen unterscheidet, im Vergleich zu anderen gängigen Versuchstieren (Minipig, Hund, Schaf etc.). Geht man also rein von der Elastizität des Knochens und der PEEK Platte aus, ist diese daher wohl weniger geeignet für die Osteosynthese von Röhrenknochen bei der Ratte.

Im Laufe der Studie zeigten sich aber keine Probleme bei der Verwendung der PEEK Platte und auch in anderen Studien an der Ratte wurde sie bereits erfolg-reich eingesetzt (HISTING et al. 2011; SEBALD et al. 2012; POSER et al. 2014).

Des Weiteren ist die verwendete Osteosynthese eine stabile Osteosyntheseme-thode (CLAES 2011). Im Gegensatz dazu besteht bei der Marknagelung zwar

Torsions- bzw. Rotationsbewegungen, die eine vermehrte Bewegung im Fraktur-spalt ermöglicht und damit eine vermehrte Kallusbildung induziert (PROBST et al. 1999; UTVÅG et al. 2001; DROSSE et al. 2008). Außerdem kam es bei der Verwendung eines Marknagels bei JÄGER et al. (2005) zu einer hohen Instabili-tät und vermehrten intraoperativen Komplikationen, womit sich eine Marknage-lung nicht als Osteosynthesemethode für die Beantwortung der FragestelMarknage-lung dieser Studie eignete. Um eine beschleunigte Knochenheilung und vermehrte Kallusbildung zu analysieren ist ein definierter Knochenspalt eine geeignete Me-thode, da innerhalb dieser definierten Größe die Knochenneubildung von bereits bestehendem Knochen abgegrenzt werden kann. In einem solchen Fall ist die Verwendung eines intramedullären Nagels ohne Verriegelung nicht angebracht, da die Fixierung der Knochenstücke in einem definierten Abstand nicht gewähr-leistet werden kann (CLAWSON et al. 1971). Mit der angewendeten Plattenoste-osynthese konnte ein definierter Knochenspalt geschaffen und dieser Abstand über die Dauer der Studie erhalten werden. GABET et al. (2004) stellen die These auf, dass in fest fixierten Osteotomien nie periostaler Kallus auftritt. Dies würde für die vorliegende Studie bedeuten, dass das periostal gebildete Gewebe eine durch das ZNS-Trauma ausgelöste Form der gesteigerten Osteoneogenese, o-der aber die Platten-Osteosynthese keine vollständige Fixierung ermöglichte und Mikrobewegungen zuließ, die zur Kallusbildung außerhalb des Ostektomiespal-tes geführt haben. Allerdings hätte man dann erwarten können, dass es keinen Unterschied zwischen den Kontrollgruppen und den Verum Gruppen gegeben hätte. Um diese Situation zu klären, sollten zukünftige biomechanische Studien zur Situation nach Fixation der Platte im Rattenknochen durchgeführt werden.

Die PEEK-Platte ist für Röntgenstrahlen durchlässig (CHO et al. 2002) und somit besonders für Verlaufsuntersuchungen der Knochenheilung am µCT geeignet.

Da die Plattenosteosynthese mit einer PEEK Platte die genannten Vorteile ge-genüber einer metallenen Plattenosteosynthese bzw. gege-genüber anderen Syn-thesemethoden aufweist (DROSSE et al. 2008), wurde diese Methode für die vorliegende Studie angewandt. Abschließend ist zu sagen, dass der Femur ge-wählt wurde, da dieser der gewichttragende Knochen bei der Ratte ist, der am häufigsten für Knochendefekte im Tierexperiment verwendet wird (CHAKKALA-KAL et al. 1999; CHAK(CHAKKALA-KALA(CHAKKALA-KAL et al. 2001; DROSSE et al. 2008).

5.3.5.1 Tierart

Für zahlreiche orthopädische Erkrankungen, z.B. Osteoporose, und neurologi-sche Erkrankungen, z.B. Paraplegie, ist die Ratte ein häufig verwendetes Tier-modell (RIVLIN u. TATOR 1978; ARO 1985; ARO et al. 1985; VANICKÝ et al.

2001; WILDEMANN 19.04.2005; MAIKOS u. SHREIBER 2007). Deshalb wurde

ger Grund für die Versuchstierwahl ist aber auch eine gute Übertragbarkeit der erzielten Versuchsergebnisse auf den Menschen, die durch eine Reihe von Ähn-lichkeiten in der Physiologie begründet werden kann (WEISS et al. 2003). Chak-kalakal et al. (1999) postulieren, dass Ratten sehr gut dazu geeignet sind turheilung für Menschen zu untersuchen, da die Prozesse welche bei der Frak-turheilung stattfinden dieselben sind bei Ratte und Mensch (CHAKKALAKAL et al. 1999). AURE et al (2007) sehen Versuchstiermodelle zur Untersuchung der Knochenheilung kritisch, da meist ein Gewebetrauma wie es bei der menschli-chen Frakturheilung auftritt, nicht nachgestellt und dieses Gewebetrauma aber essentiell für die Knochenheilung sei. Ein weiteres Problem sehen AURE et al.

(2007) in der großen Variabilität in den Mechanismen der Knochen bzw. Kno-chen-Wund Heilung zwischen den Tiermodellen und dem Menschen. Sie weisen darauf hin, dass die Fähigkeit zur Knochendefektheilung besser ausgeprägt ist bei Nagern und Amphibien und begründen dies damit, dass die Osteoprogenitor-zellen in Nagern wahrscheinlich potenter in Bezug auf die Knochenheilung sind im Vergleich zum Menschen. Sie räumen aber ein, dass trotz aller Unterschiede, während der Frakturheilung und dem Remodeling die sekundären Osteone bei allen Spezies aktiviert sind und eine Ähnlichkeit besteht (CHAKKALAKAL et al.

1999). Außerdem eignen sich Ratten aufgrund ihrer geringen Anschaffungs- und Haltungskosten, sowie ihrer guten Handhabbarkeit für die Nutzung als Versuchs-tier (JAKEMAN et al. 2000; KWON et al. 2002; WEISS et al. 2003; DROSSE et al. 2008). Bei der Ratte als Studienobjekt ist nicht nur die Pflege unkompliziert, es ist auch möglich eine größere Anzahl an Tieren gleichzeitig zu halten, zu ope-rieren und eine optimale Pflege durchzuführen, was für die statistische Fallzah-planung wichtig ist. Ferner sollte aus Tierschutzgründen die Fragestellung an der phylogenetisch niedrigsten Tierart die sich für die Fragestellung eignet beantwor-tet werden (§ 9 Abs.2 S.1 TSchG) (BUNDESMINISTERIUM DER JUSTIZ 2006).

Die in dieser Studie verwendeten Ratten waren hinsichtlich Rasse, Alter, Ge-schlecht und Gewicht einheitlich. Zusammen mit einer randomisierten Gruppen-einteilung, sowie Haltung unter gleichen Bedingungen, wurden mögliche Beein-flussungen der Studienergebnisse durch externe Einwirkungen minimiert. Wie bereits vorne aufgeführt, wurde bislang in keiner Studie die im Rahmen dieser Arbeit gelesen wurde, und ein ZNS Trauma untersucht hat, eine HO an den gro-ßen Gelenken bei der Ratte als Nebenbefund beschrieben. Dies kann aber daran liegen, dass eine solche Verknöcherung nicht Gegenstand der Untersuchungen war und sich klinisch nicht bemerkbar machte. In den im Literaturteil aufgeführten Studien zur Frakturheilung nach ZNS Trauma wurde eine gesteigerte Knochen-heilung festgestellt, ob diese als HO angesehen werden kann ist nicht abschlie-ßend geklärt. Daher kann an dieser Stelle keine Aussage dazu gemacht werden

aufgetreten ist und das Rattenmodel geeignet ist, diese Pathologie nachzustel-len.

5.3.5.2 Medikamente

Die Verabreichung von Schmerzmedikamenten, besonders der NSAIDs (Non Steroidal Anti Inflammatory Drugs) und AIDs (Anti Inflammatory Drugs) kann die Frakturheilung beeinflussen. Es ist belegt, dass die am Schmerz- und Entzün-dungsprozess beteiligten Prostaglandine, deren Bildung Angriffspunkt der NSAIDs ist, einen starken Einfluss auf die Knochenbiologie haben (HUO et al.

1991; HARDER u. AN 2003). Beispielsweise wird die Bildung von Osteoklasten-vorläuferzellen aus dem Knochenmark durch Prostaglandin stimuliert (AKATSU et al. 1989; FUJIMORI et al. 1989). Inwiefern die Gabe von Opiaten wie das in dieser Studie verwendete Buprenorphin (Temgesic^®) die Knochenheilung bzw. -bildung in dieser Studie beeinflusst hat, kann nicht gesagt werden. HALL et al.

(1996) stellten fest, dass Buprenorphin die Osteoklasten-bedingte Knochenre-sorption zwar herabsetzt, in einem Arthritis-Mausmodell aber zu einer gesteiger-ten Entzündung des betroffenen Gelenks führte. GEIGER stellte 2002 einen po-sitiven Effekt auf die Knochenheilung durch die Gabe von Buprenorphin bei Rat-ten fest (GEIGER 2002). Eine Beeinflussung der Versuchsergebnisse aufgrund der verabreichten Medikamente, kann also nicht ausgeschlossen werden. Da aber alle Tiere die gleiche Medikation bekommen haben, hätte sich ein solcher Einfluss in allen Tieren ausgewirkt. Die Unterschiede zwischen den Gruppen kön-nen also nicht durch die Medikation bedingt sein. Ob die Anwendung von Enro-floxazin (Baytril^®) bei den Tieren mit Harnwegsinfekten die Knochenheilung be-einflusst hat, kann nicht gänzlich ausgeschlossen werden. In der Literatur konn-ten lediglich Angaben über eine Schädigung des Knorpelwachstums bei Hunden und Katzen (jünger als 12 Monate) gefunden werden, aber keine Aussagen über eine Einwirkung auf die Knochenheilung oder das Knorpelwachstum bei ausge-wachsenen Ratten (KROKER 1999).