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TGF-β1 als pathophysiologischer Faktor bei der Frakturheilung

TGF-β1 as a pathophysiological factor in fracture healing

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Zusammenfassung

Ziel

TGF-β1 ist ein wichtiges lokales und systemisches regulatorisches Molekül bei der Frakturheilung. Verschiedene Autoren wiesen Unterschiede der systemischen Werte von TGF-β1 bei der Knochenheilung nach Kallusdistraktion und Osteotomien nach. Frühere Studien ergaben charakteristische Veränderungen beim Vergleich der physiologischen Werte von Wachstumsfaktoren während der normalen und der verzögerten Frakturheilung. Ziel dieser Studie war daher die Evaluation möglicher Unterschiede bei den Serumwerten von Patienten mit normaler und verzögerter Frakturheilung.

Methode

Patienten mit Schaftfrakturen eines langen Röhrenknochens wurden prospektiv rekrutiert. Ein Jahr lang wurden periphere Blutproben nach einem standardisierten Zeitplan entnommen. Am Ende des individuellen Untersuchungszeitraums wurden die TGF-β1-Werte bestimmt. Um ein homogenes Patientenkollektiv zu erhalten, wurden nur Patienten mit höchstens 2 Frakturen in die Studie aufgenommen. Nach Anpassung hinsichtlich 4 Kriterien wurden die Patienten mit normaler mit den Patienten mit verzögerter Frakturheilung verglichen. Von verzögerter Frakturheilung gingen wir aus, wenn 4 Monate nach Trauma keine Konsolidierung erfolgt war.

Ergebnisse

Während eines Jahres konnten in der prospektiven Studie 15 Patienten mit normaler und 15 mit verzögerter Frakturheilung verglichen werden. Die Bestimmung der absoluten Serumwerte ergaben in beiden Gruppen typischerweise einen Anstieg von TGF-β1 bis zu 2 Wochen nach Fraktur und anschließend einen Abfall bis zur 6. Woche nach Fraktur. Der Abfall der Serumkonzentration trat jedoch bei Patienten mit verzögerter Frakturheilung früher auf und bewirkte, dass 4 Wochen nach Trauma die Serumwerte von TGF-β1 in der Gruppe mit verzögerter Heilung signifikant niedriger waren (p=0,00006).

Fazit

Selbst an einer relativ kleinen Patientenzahl konnten wir einen signifikanten Unterschied der Serumkonzentrationen von TGF-β1 zwischen den untersuchten Gruppen zeigen. Sollten sich die Ergebnisse an einem größeren Kollektiv bestätigen, könnte sich das Zytokin TGF-β1 als prädiktiv für die Entstehung einer verzögerten Frakturheilung erweisen.

Abstract

Aim

TGF-β1 is an important local and systemic regulatory molecule during fracture healing. Various authors have shown differences in the systemic levels of TGF-β1 over the time taken for bone healing in distraction osteogenesis and osteotomies. Previous studies have shown characteristic differences in the physiological levels of growth factors between normal fracture healing and delayed fracture union. The aim of the present study was to evaluate possible differences in sera levels of patients with normal and delayed union fracture healing.

Methods

Patients with long bone shaft fractures were recruited prospectively. Peripheral blood samples were collected over a period of 1 year using a standardized time schedule. At the end of the individual’s investigation period, TGF-β1 levels were determined. To achieve a homogeneous collective of patients, only those with a maximum of two fractures were included in the study. After matching for four criteria, we compared patients with normal fracture healing to patients with delayed unions. The fact of delayed union was accepted in case of failed consolidation 4 months after trauma.

Results

During a prospective study period of 1 year, 15 patients with normal fracture healing could be compared to 15 patients suffering from delayed union. By determining the absolute sera levels we found a typical increase of TGF-β1 up to 2 weeks after fracture in both groups, with a subsequent decrease up to the sixth week after fracture. However, a decline in serum concentration occurred earlier in patients with delayed union, causing significantly lower TGF-β1 levels in the non-union group 4 weeks after trauma (P=0.00006).

Conclusion

Even with a relatively small number of patients, we could show a significant difference in serum concentrations of TGF-β1 between the investigated groups. If these results can be verified within a larger collective, TGF-β1 could be used as a predictive cytokine for delayed fracture healing.

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Danksagung

Diese Studie wurde durch Gelder der Stiftung Orthop. Univ.-Klinik Heidelberg unterstützt. Besonderer Dank gilt auch Frau Ilse Metzger (Klinisches Labor der BG-Unfallklinik Ludwigshafen) und Frau Rosalie Bock (Forschungslabor Stiftung Orthopädische Klinik Heidelberg) für ihre außerordentliche Unterstützung der Studie.

Interessenkonflikt

Es besteht kein Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor versichert, dass keine Verbindungen mit einer Firma, deren Produkt in dem Artikel genannt ist, oder einer Firma, die ein Konkurrenzprodukt vertreibt, bestehen. Die Präsentation des Themas ist unabhängig und die Darstellung der Inhalte produktneutral.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Unfallchirurgische Klinik der Berufsgenossenschaftlichen Unfallklinik, Universität Heidelberg, Ludwig-Guttmann-Straße 13, 67071, Ludwigshafen, Deutschland

    G. Zimmermann, A. Moghaddam, M. Reumann, B. Wangler, L. Breier, A. Wentzensen, P. Henle & S. Weiss

  2. Stiftung Orthopädische Universitätsklinik Heidelberg – Orthopädie I, Universität Heidelberg, Schlierbach, Deutschland

    S. Weiss

Authors
  1. G. Zimmermann
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  2. A. Moghaddam
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  3. M. Reumann
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  4. B. Wangler
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  5. L. Breier
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  6. A. Wentzensen
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  7. P. Henle
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  8. S. Weiss
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Zimmermann, G., Moghaddam, A., Reumann, M. et al. TGF-β1 als pathophysiologischer Faktor bei der Frakturheilung. Unfallchirurg 110, 130–136 (2007). https://doi.org/10.1007/s00113-006-1199-x

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