Rekombinantes Wachstumshormon beschleunigt die Regeneratkonsolidierung bei der Distraktionsosteogenese

Zusammenfassung.

Das Ziel der vorliegenden Untersuchung war es zu überprüfen, ob systemisch appliziertes spezies-spezifisches rekombinantes Wachstumshormon (GH) die Knochenheilung stimulieren kann. Hierfür wurde die linke Tibia von 30 Yucatan Minischweinen osteotomiert, über einen Halbringfixateur stabilisiert und 2 mm/Tag für 10 Tage distrahiert. Daran schloß sich eine 10tägige Konsolidierungsphase an. Die eine Hälfte der Tiere erhielt täglich subcutan rekombinantes porcines Wachstumshormon (r-pGH) 100 μg/kg KG, die andere Hälfte NaCl als Placebo injiziert. Mittels einer eigens entwickelten Meßvorrichtung konnte in-vivo im Zeitverlauf wiederholt die torsionale Steifigkeit der Regenerate bestimmt werden. Nach Tötung der Tiere wurde von den distrahierten Tibiae und den jeweiligen gesunden kontralateralen Tibiae die torsionale Bruchkraft in einer Materialprüfmaschine ermittelt. Um die endokrine Antwort der r-pGH-Applikation zu überprüfen, wurden die Serumspiegel von Insulin-like growth factor I (IGF-I) bestimmt. Während der gesamten Konsolidierungsphase zeigte die Versuchsgruppe signifikant höhere in-vivo Steifigkeitswerte als die Kontrollgruppe. Dabei lagen die Unterschiede zwischen 61 % (Tag 1), 101 % (Tag 4) und 81 % am Versuchsende (Tag 10 der Konsolidierungsphase). Die postmortale torsionale Bruchkraft im Vergleich zur gesunden kontralateralen Seite wies 64 ± 22,4 % in der hormonbehandelten Gruppe im Gegensatz zu 26 ± 12,9 % in der Kontrollgruppe auf. Die IGF-I Serumspiegel waren in der behandelten Gruppe um mehr als das 4 fache erhöht, während in der Kontrollgruppe keine signifikante Veränderung zu sehen war. Unsere Ergebnisse zeigen, daß die systemische Gabe von r-pGH eine starke Beschleunigung der Regeneratkonsolidierung bei der Callusdistraktion am Minischwein bewirkt. Diese knochenanabole Wirkung von GH könnte in der Zukunft eine Behandlungsoption bei der Distraktionsosteogenese darstellen und dazu beitragen, die Behandlungsdauer zu Gunsten des Patienten zu verkürzen.

Abstract.

Distraction osteogenesis is a good model for evaluation of fracture healing with intramembranous bone formation. The purpose of the present study was to investigate whether homologous GH has a stimulating effect on bone healing in distraction osteogenesis. The left tibiae of 30 micropigs were osteomized and distracted with an external fixator 2 mm daily over a period of 10 days. Animals were killed after an additional healing time of 10 days. The treatment group received 100 μg r-pGH per kg bodyweight per day. A newly developed device allowed non-destructive torsional biomechanical evaluation of the regenerate strength as in vivo measurements. After killing, destructive torsional strength testing of the sites of distraction was performed. To determine the endocrine response to the administration of r-pGH, serum levels of IGF-I were determined. The non-destructive in vivo testing showed that torsional stiffness of the regenerate was significantly higher in the treatment group than in the control group. Final regenerate torsional failure load was 131 % higher and ultimate torsional stiffness was 231 % higher in the treatment group than in the control group. The mean serum level of IGF-I increased to 440 % of the preoperative base level in the treatment group and remained unchanged in the control group. Our data indicate that systemic administration of recombinant homologous growth hormone significantly accelerates ossification of bone regenerate in distraction osteogenesis.