Histologische und immunhistologische Untersuchungen zum Transplantat- Remodeling nach Ersatz des vorderen Kreuzbandes mit freiem autologen und allogenen Sehnentransplantat

Abstract

Der zunehmende Einsatz knochenblock-freier Hamstringsehnen-Transplantate zum vorderen Kreuzbandersatz und der aufgrund häufigerer Revisionseingriffe gestiegene Bedarf allogener Transplantate war Anlass zu vorliegender Studie. So transplantierten wir im mehrfach bewährten Schafsmodell 54 knochenblock- freie Sehnen des M. flexor digitalis superficialis, wovon die Hälfte der Transplantate allogenen Ursprungs waren. Nach 6, 12 und 52 Wochen Standzeit erfolgten die Gewebeentnahmen und umfangreiche histologische Untersuchungen. So wurden die Präparate konventionell histologisch sowie immunhistologisch gefärbt. Durch ein kompliziertes Verfahren wurde erstmals für diese Fragestellung mit Hilfe von Antikörpern Myofibroblasten dargestellt, die durch ihre kontraktilen und sekretorischen Eigenschaften den Remodeling-Prozess von Kreuzbandtransplantaten entscheidend beeinflussen sollen. Das bislang in der Literatur unvollständige und widersprüchliche Bild zum Vergleich autologer und allogener knochenblock-freier Kreuzbandtransplantate konnte durch die vorliegende Studie weiter vervollständigt werden. Erstmals war durch die gro?e Tierzahl und das standardisierte Verfahren auch eine statistische Analyse möglich. Dabei zeigten sich nach 6 Wochen ein signifikanter Unterschied der Gesamtzellzahl sowie nach 12 Wochen Standzeit signifikante Unterschiede der Myofibroblastendichte und Kollagen-Wellenlänge (Crimp). Auch deskriptiv war zu diesen frühen Zeitpunkten das Remodeling der Transplantate in den Autografts weiter nach zentral fortgeschritten als in den Allografts. Nach 1 Jahr war in beiden Gruppen weitgehend wieder das Erscheinungsbild des nativen vorderen Kreuzbandes erreicht. Insbesondere das Kollagen-Crimp zeigte zu diesem Zeitpunkt erstmals keine signifikanten Unterschiede mehr gegenüber den nativen Kreuzbändern. Bei biomechanisch zu fast jedem Zeitpunkt überlegenen Autografts war ein signifikanter Unterschied der Versagenslast erst jetzt nach 1 Jahr festzustellen. Die unterschiedliche Remodeling-Dynamik zu den frühen Zeitpunkten wirkte sich also erst nach 1 Jahr auf die Rei?festigkeit des Transplantates aus. Trotz zunehmendem Einsatz allogener Transplantate vor allem in den USA muss von einer zu euphorischen Verwendung nach diesen Ergebnissen abgeraten werden. Sollte aufgrund komplexer Bandverletzungen oder Revisionen kein suffizientes autologes Material zur Verfügung stehen, ist die Nachbehandlung entsprechend vorsichtiger und verzögert vorzunehmen.

Motivation to conduct this study was the increased application of bone-free hamstring tendons for the use of anterior cruciate ligament (ACL) reconstructions in the recent years. Additionally, more frequent revision surgery has lead to a higher demand of allogenic material. Therefore we used a highly regarded sheep model to transplant 54 bone free tendons taken from the flexor digitalis superficialis muscle. Half of these transplants were of allogenic origin. After 6, 12 and 52 weeks the animals were sacrificed and tissue samples had been extracted, followed by thorough histological and immunhistological analysis. Through a complicated process it was possible for the first time to depict myofibroblasts for comparing autologous and allogenic ACL-transplant properties. These specialised fibroblasts decisively influence the remodeling process due to their secretory and contractile attributes. The results of our studies were able to clarify the still incomplete and contradictionary picture concerning the comparison of autologous and allogenic transplants for the use of ACL reconstructions. The considerable amount of animals and the standardized procedure enabled a statistical analysis for the first time. After 6 weeks, we were able to show a significant difference of the total number of cells. Also, significant differences in myofibroblast- density and collagen crimp formation were found after 12 weeks. At these early stages, the progress of remodeling in the autografts was more advanced toward the central areas than in the allografts respective areas. The tissue structure appeared to be less orderly in the allogenic transplants. One year after the operation the appearance of both groups transplants returned to an ACL-similar structure again. At this point especially the crimp formation showed no significant difference to the ACLs anymore. However, the total number of the allogenic transplant cells again was significantly higher than that of the original ACLs. Biomechanically the autografts proved to be just slightly more superior during the first year however, this difference became significant after one year. Thus the different remodeling-dynamic at the early stages had an impact on the transplants tensile strength after one year s time. Despite increasing application of allogenic ACL-transplants, especially in the United States, our results do not justify an overly enthusiastic use them. In case of a lack of sufficient autologous material due to complex ligament injuries or revision surgery the following treatment after surgery should be conducted more cautiously and delayed