Bisphosphonate sind wegen ihrer knochenanabolen Wirkung die Standardtherapie der manifesten Osteoporose, besonders in der Langzeittherapie. Bei der systemischen Therapie treten jedoch relevante Nebenwirkungen auf. Diese können möglicherweise durch lokale Applikation minimiert werden, deren Wirkung jedoch nicht ausreichend erforscht ist. In Vorarbeiten konnte bislang gezeigt werden, dass ein mit Zoledronsäure in PDLLA beschichteter Marknagel zu einer signifikant höheren biomechanischen Stabilität führen kann. Auch eine überlegene Implantatintegration konnte nachgewiesen werden. Die vorliegende Dissertation soll die Frage beantworten, wie sich die lokale Anwendung des potenten Bisphosphonats (Zoledronsäure) histologisch auf die Frakturheilung auswirkt.
Material und Methoden: Hierfür wurden in einem etablierten Frakturmodell 60 Rattentibiae standardisiert frakturiert und mit beschichtetem Titan-Kirschnerdraht versorgt. Es wurden drei unterschiedliche Beschichtungen histomorphometrisch zu zwei Standzeiten miteinander verglichen. Die Versuchsgruppe BIS (mit 50µM Zoledronsäure in einer biodegradierbaren Poly-(D,L-Laktid)-Beschichtung) gegen die beiden Vergleichsgruppen PDLLA (mit der Poly-(D,L-Laktid)-Beschichtung) und CTRL (ohne Beschichtung). Die je drei Versuchsgruppen wurden nach sechs und zwölf Wochen Standzeit untersucht. Verglichen wurden die Kallusflächen in einer definierten Gesamtfläche (Region of Interest), deren Mineralisierung und Kollagenanteil.
Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass die Präparate aller drei Gruppen nach sechs Wochen weitestgehend gleich konfiguriert waren. Nach zwölf Wochen nahmen die Kallusflächen und der mineralisierte Anteil in allen drei Gruppen im Rahmen der Umbauphase nochmals zu. In den beiden Vergleichsgruppen nahmen die Kallusflächen in der Sagittalebene nach zwölf Wochen stärker zu als in den mit Bisphosphonat beschichteten Präparaten. Die Unterschiede waren zu keiner Zeit signifikant. Fazit: Dass Bisphosphonate – wie aus früheren Arbeiten bekannt – zu besseren biomechanischen Eigenschaften führen, nicht aber zu histomorphometrischen Veränderungen, könnte an der unterschiedlichen Kallusformation liegen. Auch die Mikroarchitektur, die für die Belastbarkeit von Knochen grundlegend ist, spiegelt sich nicht zwingend in der Histomorphometrie wieder. Da eingesetzte Bisphosphonate die Knochenstabilität über das Remodeling hinaus auch negativ beeinflussen könnten, sollte deren Auswirkung bis zur Restitutio ad Integrum untersucht werden, um die Bisphosphonate lokal in der Therapie der Frakturheilung einzusetzen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Bisphosphonate in den ersten drei Monaten der Frakturheilung keine signifikant negativen histomorphometrischen Veränderungen verursachen und somit im Rahmen eines Therapieansatzes bei entsprechender sonstiger Indikation genutzt werden können.
Bisphosphonates are the standard therapy for manifest osteoporosis due to their bone anabolic effect, especially in long-term therapy. Relevant side effects, however, occur with systemic therapy. Potentially, they could be minimized by local application, the effect of which, yet, has not been sufficiently investigated. Previously, one paper showed that an intramedullary nail coated with zoledronic acid in PDLLA can lead to significantly higher biomechanical stability. Superior implant integration has also been demonstrated. The present dissertation aimed to answer the question of how local application of the most potent bisphosphonate (zoledronic acid) histologically affects fracture healing. Methods: For this purpose, 60 rat tibiae were standardly fractured in an established fracture model and treated with coated titanium Kirschner wires. The three different coatings were histomorphometrically compared to each other at two different times– the experimental group BIS (with 50μM zoledronic acid in a biodegradable poly-(D,L-lactide) coating) against the two comparison groups PDLLA (with the poly-(D,L-lactide) coating) and CTRL (without coating). Each of the three experimental groups was examined after six and twelve weeks of service. The callus areas in a defined area (Region of Interest), their mineralization and collagen content were compared. Results: It could be shown that the preparations of all three groups had largely the same configuration after six weeks. After twelve weeks, the callus areas and the mineralized portion increased again in all three groups. This was to be expected in the remodeling phase. However, in the two comparison groups, the callus areas in the sagittal plane increased more after twelve weeks than in the bisphosphonate-coated preparations. Though the differences were not significant to any of them. Conclusion: The fact that bisphosphonates lead to better biomechanical properties – as known from previous work – but not to histomorphometric changes could be due to the different callus formation. The microarchitecture, which is fundamental for the load-bearing capacity of bones, is furthermore not necessarily reflected in the histomorphometry. Applied bisphosphonates could also negatively influence bone stability beyond remodeling, thus their effect should be investigated up to restitutio ad integrum in order to apply bisphosphonates locally in the therapy of fracture healing. In this work it could be shown that bisphosphonates at least do not cause significant histomorphometric changes in the first three months of fracture healing and thus can be considered as a therapeutic approach.
