Vascular endothelial growth factor ist ein Homodimer, es existiert in vier verschiedenen Isoformen und gehört in die Gruppe der cystine knot family (MULLER et al. 1997). Die zwei Untereinheiten werden über Disulfidbrücken miteinander verbunden und haben eine Größe von 46-48 kDa (PETERSEN et al. 2003a) Seine Sequenz ist begrenzt homolog zu PDGF und TGF-β. VEGF bindet an Zelloberflächenrezeptoren der Tyrosin Kinase Familie, den kinase domaine receptor und an fms-like tyrosine kinase Rezeptoren (MULLER et al. 1997).
VEGF ist ein hochspezifisches Mitogen. Unter seinem Einfluss entstehen Blutgefäße während der Embryogenese. Die zentrale Rolle von VEGF in der embryonalen Angiogenese hat sich in einer Studie mit heterozygoten VEGF knockout Mäusen gezeigt, die an fatalen Vaskularisierungdefiziten litten (FERRARA et al. 1996). VEGF spielt in pathologischen Prozessen wie der Pathogenese von Tumoren, proliferativen Retinopathien und rheumatoider Arthritis eine Rolle (AIELLO et al. 1994; FAVA et al.
1994; FEINDT et al. 1995; FERRARA 1999). Es wird in osteoarthritischem Knorpel und in Keratinozyten während der Wundheilung gefunden (BIDDER et al. 2000;
CHEUNG u. BRACE 1998). Des weiteren induziert VEGF eine Erhöhung der Gefäßpermeabilität (PAN et al. 1999).
Immunhistochemisch kann VEGF in Tendinozyten von rupturierten Sehnen gefunden werden, nicht jedoch in gesunden Sehnen (PETERSEN et al. 2003a). Für Sehnen ist beschrieben, dass sie häufig innerhalb einer hypovaskulären Zone reißen (JARVINEN et al. 1997; KANNUS u. JOZSA 1991). Im Prozess der Sehnenheilung und Ligamentisation des Transplantates ist die Angiogenese eine Voraussetzung für die Heilungsvorgänge. Mit der Neovaskularisation werden u.a. Entzündungszellen und Fibroblasten an den Defekt transportiert. Dieser Vorgang ist somit ein entscheidender Faktor in der Phase der Revitalisierung (PETERSEN et al. 2003a).
Eine mRNA-Expression von VEGF ist in Fibroblasten aus Sehnen nachgewiesen worden (JACKSON et al. 1997). Der positive Effekt von VEGF auf die Sehnendefektheilung wird seinem Einfluss als potenter Stimulator der Angiogenese und somit der Versorgung mit Nährstoffen zugeschrieben (THOMOPOULOS et al.
2005). In vivo konnte im Modell am Hund ein fördernder Effekt von VEGF auf Endothelzellen in der Sehne des M. flexor digitalis profundus beobachtet werden (THOMOPOULOS et al. 2005). VEGF wurde zehn Tage nach einem Sehnendefekt immunhistochemisch im Endo- und Epitenonium nachgewiesen (TSUBONE et al.
2004).
2.3 Matrixproteine
Sehnen bestehen aus systematisch organisiertem und dicht gepacktem Bindegewebe, das von Kollagenfasern dominiert wird. Kollagene unterscheiden sich in der Aminosäuresequenz der Pro-α-Ketten und in der Anzahl der Zuckerreste (LIEBICH 1999). Kollagenmoleküle stellen mit einer Länge von 300 nm und einem Durchmesser von 1,5 nm eines der größten Moleküle im Körper dar (AMIEL u.
KLEINER 1988). Das Tropokollagen als kleinste Einheit besteht aus drei Polypeptidketten, gewunden in einer rechtsdrehenden Tripelhelix (GOODSHIP et al.
1994). Diese Tripelhelix organisiert sich zu Fibrillen, Fasern und Faserbündeln (KJAER 2004). Fibroblasten produzieren diese Kollagenfasern (EDOM-VOVARD u.
DUPREZ 2004). Kollagenfasern können in eine Vielzahl von Kollagentypen unterteilt werden. Eine adulte Sehne besteht zu 95% aus Kollagen Typ I, mit einem geringen Anteil an Kollagen Typ III und V. Die Typen III und V sind mit der intratendinösen Vaskularisierung und den umhüllenden Membranen assoziiert (GOODSHIP et al.
1994; LIEBICH 1999). So werden die Kollagenfasern vom Endotenonium umgeben;
die gesamte Sehne wird vom Peri- und Epitendineum umhüllt (BENJAMIN u.
RALPHS 2000). Die Hauptaufgabe von Sehnen ist die Übertragung der Kraft des Muskels auf den Knochen (EDOM-VOVARD u. DUPREZ 2004). Weitere Bestandteile der Matrix sind neben Kollagen vor allem Elastin, Proteoglykane und Glykoproteine (LIEBICH 1999).
Eine Störung der Kollagensynthese liegt dem erblichen Ehlers-Danlos-Syndrom (Typ I-VII), in Folge verschiedener Mutationen in Kollagen kodierenden Genen zugrunde (MALFAIT u. DE PAEPE 2005). Dieses Syndrom äußert sich in Überdehnbarkeit und erhöhter Verletzlichkeit der Haut; Überstreckbarkeit der Gelenke und verstärkter Blutungsbereitschaft durch Ruptur großer Gefäße (DAHME et al. 1999). Die Osteogenesis imperfecta ist ebenfalls eine erbliche Erkrankung. Sie kann sowohl autosomal dominant; als auch autosomal rezessiv insbesondere in Folge von COL1A1 und COL1A2 Mutationen auftreten (MULLER et al. 1977; SYKES et al.
1977). Charakteristisch sind die Defekte des Kollagenmetabolismus sowohl in knöchernen als auch in bindegewebigen Strukturen. Der Anteil an Kollagen Typ III nimmt zu; während ein Defizit an alpha2-Ketten besteht. Ebenso sind Abnormalitäten in den Proportionen der Kollagenverbindungen im Knochen und Bindegewebe zu beobachten (MULLER et al. 1977; SYKES et al. 1977).
Entsprechende knockout Mäuse zeigen eine abnormale Kollagenstruktur in sämtlichen Geweben, Sehnen eingeschlossen (EDOM-VOVARD u. DUPREZ 2004).
So konnte erst kürzlich bei Mäusen mit einer Deletion im ersten Intron des Kollagen I kodierenden Col1a1 Gens eine Ruptur der Aorta beobachtet werden (MARJAMAA et al. 2006). Kollagen Typ III knockout Mäuse zeigen ebenso wie Kollagen Typ V knockout Mäuse eine abnormale Fibrillogenese von Kollagen Typ I (ANDRIKOPOULOS et al. 1995; LIU et al. 1997).
2.3.1 Kollagen I
Kollagen Typ I besteht aus zwei gleichartigen Peptidketten (α1) und zusätzlich einer anderen Kettenvariante (α2). Es ist mit ca. 30-35% der häufigste Kollagentyp des Körpers und findet sich in Haut, Sehnen, Faszien, Knochen, Gefäßen, inneren Organen und im Dentin (LIEBICH 1999). Typ I Kollagen bildet Fibrillen mit einem großen Durchmesser (ca. 200 nm), die ungefähr 95% des gesamten Kollagens in normalen Sehnen ausmachen (AMIEL et al. 1984; GOODSHIP et al. 1994; VON DER MARK 1981). Die charakteristische Anordnung von großen, häufig scherengitterartig ineinander greifenden Fibrillen, verleiht den Sehnen ihre
außergewöhnlich hohe Reißfestigkeit. Zwischen den Kollagenmolekülen bilden sich Querverbindungen aus, die die mechanische Belastbarkeit beeinflussen.
In Sehnen kommt es bereits eine Woche nach einer Verletzung zu einem erhöhten Anstieg der COL1A1 mRNA-Expression von Typ I Kollagen. Diese Werte von Kollagen I können bis zu 6 mal höher liegen als Kollagen III (DAHLGREN et al.
2005a). Durch mechanische Belastung wird die Kollagen I Expression gefördert (KIM et al. 2002). TGF-β1 kann je nach Konzentration die Expression von Kollagen I bis zu 2,2fach steigern (KIM et al. 2002). In vitro konnte die Zugabe von FGF2 in eine Zellkultur von Knochenmarkzellen deren Kollagen I mRNA-Expression signifikant steigern (HANKEMEIER et al. 2005). Bei einem Gentransfer von PDGF in eine Zellkultur aus Tendinozyten von der Ratte konnte ein Steigerung der Genexpression von COL1A1 um 125% erzielt werden (WANG et al. 2004). Durch Förderung der Synthese und der Anordnung von bestimmten Kollagenen im Sehnendefekt, insbesondere Kollagen Typ I, hofft man, das funktionelle Ergebnis optimieren zu können (An u. FRIEDMAN 1999).