Immunhistochemische Untersuchung des Einflusses von lokal applizierten PDGF-BB auf das Remodeling eines freien Sehnentransplantates nach Ersatz des vorderen Kreuzbandes

Abstract

Die vorliegende Studie konnte erstmalig den positiven Effekt eines lokal applizierten Wachstumsfaktors auf die Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes mittels eines freien Sehnentransplantates nachweisen. Für das Thema dieser Arbeit wurden neben konventionellen Färbungen zur Auswertung von Gesamtzellzahl und Crimpstruktur immunhistochemische Färbungen mit anti-von Willebrandt Faktor (Faktor VIII) zum Nachweis von Endothelzellen der Gefäßwand und anti-α-smooth-muscle Aktin zum Nachweis von Myofibroblasten durchgeführt. Im vorliegenden Modell zeigten sich, durch die lokale Applikation von PDGF-BB, eine signifikante Steigerung der Gefäßdichte und eine im zeitlichen Ablauf beschleunigte Revaskularisierung im Vergleich zu der Kontrollgruppe. Die Myofibroblasten als regulärer Bestandteil sowohl des nativen als auch des remodelierenden VKB konnten innerhalb der Studiengruppe zu allen Zeitpunkten vermehrt nachgewiesen werden. Dabei wird diesen Zellen eine wichtige Rolle bei der Wiedererlangung der Gewebehomöostase durch die Ausbildung der Kollagentertiärstruktur eingeräumt. Die Präsenz dieser Zellen während der frühen Remodelingphase bestätigt, dass α–smooth muscle Actin exprimierende Zellen in der frühesten Phase der Bildung von Kollagenfibrillen mitbeteiligt sind und damit auch direkten Einfluss auf den Crimp des remodelierenden Transplantates nehmen. Wir konnten im Rahmen der Gesamtstudie, unter Einbeziehung der biomechanischen Ergebnisse nachweisen, dass die lokale Applikation von PDGF-BB positiv die strukturellen Eigenschaften eines VKB- Transplantates beeinflusst. Die Möglichkeit, diesen Effekt durch eine Verbesserung des Trägermediums, der Dosierung und gegebenenfalls durch eine Kombination von Wachstumsfaktoren zu verbessern, sollte durch weitere Studien vorangetrieben werden.

We have demonstrated that the local long-term application of PDGF-BB via a biodegradable drug delivery tool influences structural and mechanical properties during free tendon graft remodeling after ACL reconstruction. To our knowledge, this is the first study that has used a growth factor to accelerate graft tissue remodeling in an intraarticular setting using a large animal model. In the past, most studies investigating ligament healing or graft remodeling described inferior structural properties, such as a reduced tensile strength or an increased cross-sectional area, compared with the uninjured native tissue. This observation has a tremendous clinical consequence for the functional restitution of injured knee joints. Therefore, there is a strong need to improve structural properties of healing or remodeling ligament tissue. The use of growth factors solely or in combination may thus present a promising tool toward the complete structural and mechanical restitution of healing soft tissue. We have demonstrated that the local application of PDGF to a free tendon graft is effective in changing certain structural and mechanical properties, although the tissue was in an avas- cular and intra-articular environment. If this effect can further be improved by, for example, refining the drug delivery tool, finding the most effective dosage, or combining different growth factors, it should encourage further research.