Einfluss von mesenchymalen Stammzellen auf die Knochenregeneration im Sinuslift beim Schaf

Abstract

Ziel der vorgestellten Studie war der direkte Vergleich zweier unterschiedlicher Augmentationsverfahren hinsichtlich ihres osteoinduktiven Potentials im Sinuslift beim Schaf. Im Splitmouth-Modell wurde das bovine Knochenersatzmaterial Bio-Oss® ohne Zusätze auf der Kontrollseite eingesetzt und auf der Testseite das Bio-Oss® mit autogenen mesenchymalen Stammzellen (MSCs) kombiniert. Es wurden drei Schafe für einen 8-wöchigen und drei weitere für einen 16-wöchigen Überlebenszeitraum eingesetzt. Die MSCs wurden in der gleichen Sitzung per Knochenmarksaspiration aus dem Beckenkamm gewonnen, im Labor aufbereitet und dem Augmentat der Testseite hinzugefügt. Nach Ablauf der Beobachtungszeiträume wurden die Kieferhöhlenaugmentate computertomographisch, histologisch und histomorphometrisch ausgewertet. Mit Hilfe der computertomographischen Daten konnten die Volumina der Kieferhöhlenaugmentate bestimmt und miteinander verglichen werden. Auf beiden Seiten konnten ähnliche Volumina, die etwa dem ursprünglich eingebrachten Volumen entsprachen, gemessen werden. Nach 16 Wochen war eine nicht signifikante Verringerung des Volumens des eingebrachten Materials zu verzeichnen. Histologisch zeigte sich bei allen Tieren ein geschlossener Verbund zwischen Bio-Oss®-Partikeln und neu gebildetem Knochengewebe, das als Zeichen guter ossärer Integration gewertet werden kann. Bei keinem Tier wurden innerhalb des Augmentats Zellen gefunden, die auf eine Entzündung schließen ließen. Dies kann als Hinweis auf eine gute Biokompatibilität sowohl von Bio-Oss® als auch MSCs gedeutet werden. Zur Einschätzung des osteoinduktiven Potentials der Stammzellen bei der Kombination mit dem osteokonduktiv wirksamen Knochenersatzmaterial wurden die prozentualen Flächenanteile neu gebildeten Knochens auf beiden Seiten und in Gegenüberstellung der Überlebenszeiträume verglichen. Es konnte eine um 49 % schnellere Knochenneubildung auf der mit Stammzellen augmentierten Seite gefunden werden. Die Kombination von Bio-Oss® mit mesenchymalen Stammzellen ist eine effektive Alternative zur Augmentation mit dem bovinen Knochenersatzmaterial Bio-Oss®.

The aim of this splitmouth study was the comparison of bovine biomaterial (BBM) in combination with mesenchymal stem cells and BBM alone, regarding their osteoinductive potential in a sinus augmentation procedure in sheep. There were two groups of different survival rates, each consisting of three animals: an 8 weeks group and a 16 weeks group. The MSCs that were added to the Bio-Oss® were taken from the iliac crest by bone marrow aspiration and processed in the laboratory at the same time as the sinusaugmentation. The number of stem cells was measured by a colony forming units (cfu) experiment. The augmentation volume was evaluated computertomographically, histologically and histomorphometrically regarding a possible connection between the results and the presence of MSCs. Because of individual differences, there was no obvious connection between the addition of MSCs and the achieved volume. The volumes of both sides were similar compared with the implanted volume of the 8-weeks group, while there was a diminution in the average volume of the material after 16 weeks it however was not significant. Histologically in all of the animals a tight connection between the particules of Bio-Oss® and the new built bone material has been observed which is a sign of successful osseointegration. None of the animals showed any special cells which would indicate a sign of inflammation in the material. This proves a good biocompatibility of Bio-Oss® and the MSCs. The area of newly formed bone on each side of the head after the different survival times was compared to assess the osteoinductive potential of MSCs in combination with Bio-Oss®. There was a significantly 49%-faster growth of newly formed bone at the test side compared to the control side. This study showed that the combination of Bio-Oss® with mesenchymal stem cells can offer an effective alternative to the use of Bio-Oss® alone in sinus augmentation procedures.