Untersuchung des frühen Bandremodelings von allogenen Bandtransplantaten als Ersatz des vorderen Kreuzbandes nach Sterilisation mit dem Peressigsäure- Ethanol-Unterdruck-Verfahren: eine tierexperimentelle Studie am Schafsmodell

Abstract

Im Verlauf der letzten Jahre ist der Bedarf an allogenen Sehnentransplantaten in der Kreuzbandchirurgie stark angestiegen. In Deutschland und insbesondere in den USA werden sie immer häufiger auch zum primären Ersatz des vorderen Kreuzbandes genutzt, da sie autologen Transplantaten gegenüber eine Vielzahl von Vorteilen aufweisen. Problematisch ist jedoch die relativ geringe Verfügbarkeit aufgrund von Infektionsgefahr und komplizierten Transplantationsgesetzen. Anlass der vorliegenden Arbeit waren die bisher unbefriedigenden Ergebnisse verschiedener Sterilisationsverfahren. Durch die Etablierung eines wirksamen und nebenwirkungsarmen Sterilisationsverfahrens ließe sich die Verfügbarkeit allogener Transplantate deutlich verbessern. Das in dieser Studie angewendete Peressigsäure-Ethanol-Unterdruck-Verfahren wird seit Jahren zur Sterilisation von Knochengewebe erfolgreich eingesetzt. Im Tiermodell untersuchten wir nun seine Auswirkungen auf das Remodelingverhalten von Sehnentransplantaten, die in der vorderen Kreuzbandchirurgie eingesetzt werden. Dazu transplantierten wir 18 Schafen allogene, PES-sterilisierte, freie Sehnen des M. flexor digitalis superficialis. Nach 6 und 12 Wochen Standzeit erfolgte die Entnahme des transplantierten Gewebes, anschließend wurde es umfangreich histologisch untersucht. Zum Vergleich wurden die Daten einer vorher durchgeführten Studie mit autologen und nicht-sterilisierten, allogenen Transplantaten herangezogen. Versuchsaufbau und Methoden waren identisch. Die Ergebnisse zeigen, dass der frühe Remodeling-Prozess der PES- sterilisierten Trans-plantate deutlich verzögert ablief. Nach 6 Wochen war eine niedrigere Gesamtzellzahl als bei autologen und nicht-sterilisierten, allogenen Transplantaten festzustellen, nach 12 Wochen war dieser Unterschied dann signifikant. Die Crimplänge stellte sich nach 6 und nach 12 Wochen signifikant höher als in den beiden anderen Gruppen dar. Eine Verkürzung, die eine Annäherung an die histologische Morphologie des nativen VKBs bedeutet hätte, war in diesem Zeitraum noch nicht zu beobachten. Auch die Betrachtung der Myofibroblasten zeigte zu diesen Zeitpunkten im Vergleich eine deutlich geringere Dynamik im Remodeling. Nur vereinzelt konnten einwachsende Myofibroblasten nachgewiesen werden. Der Gehalt an Kollagen I und III änderte sich über den gesamten beobachteten Zeitraum nicht signifikant, obwohl im Rahmen des Remodelings ein Anstieg von Kollagen III zulasten von Typ I zu erwarten gewesen wäre. Auch hier wurde also ein gestörter oder verzögerter Ablauf des Remodelings festgestellt. Da alle Rahmenbedingungen und äußeren Einflüsse prinzipiell identisch mit denen der Vergleichsgruppe waren, kommen wir zu dem Schluss, dass die PES für die Verzögerung verantwortlich war. Der Einsatz der PES zur Sterilisation von allogenen, freien Sehnentransplantaten zum Ersatz des VKBs kann dieser Studie zufolge also nicht empfohlen werden. Langzeitstudien könnten klären, ob nur der zeitliche Verlauf oder auch das Endergebnis des Remodelings durch die PES beeinflusst wird. Auf jeden Fall bedeutet eine langsamere Einheilung mit anhaltender Instabilität aber, dass Patienten nach VKB-Ersatz länger geschont werden müssten und erst zu einem späteren Zeitpunkt volle Belastbarkeit erlangen könnten. Dies widerspräche allerdings den derzeit gängigen Therapiekonzepten.

The demand of allografts for anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction has significantly increased during the last few years. In Germany and especially in the USA they have gained higher popularity even for primary reconstruction because there are a lot of advantages compared to autografts. A main disadvantage of allograft transplantation is the risk of disease transmission. Therefore different sterilization procedures have been tested but none fulfilled the expectations. Most of them revealed inherent disadvantages for the graft´s biological properties and mechanical function. The motive of this study was to establish an effective sterilization procedure with few side effects to improve the availability of allografts. The peracetic acid-ethanol (PAA) treatment is a reliable sterilization method that has been used for bone allografts since the early 80’s. In our study we investigated the in-vivo effects of PAA on the remodeling of free allogenic tendon grafts (in a sheep model), which are used for ACL reconsruction. For that purpose we transplanted allogenic PAA sterilized tendons of the flexor digitalis superficialis muscle to 18 sheep. After 6 and 12 weeks the animals were sacrificed and tissue samples had been extracted, followed by thorough histological analysis. The collected data had been compared to those of another study about autologous non-sterilized grafts, experimental setup and methods had been identic. The results show that PAA-sterilization inhibits early remodeling of ACL-allografts. After 6 weeks we found a lower amount of cells than in auto- and non-sterilized allografts, after 12 weeks this difference had been significant. The length of crimp was significantly higher at both points of time compared to both groups whereas a shortening would have implied remodeling-activity. Regarding myofibroblasts we also mentioned a low activity of remodeling-processes. Compared to auto- and non-sterilized allografts only very few myofibroblasts had been detected. Furthermore the content of type I and type III collagene did not change during the whole 12 weeks even though an increase of type III to the detriment of type I had been expected. So there was also pointed out a protraction of healing and remodeling. As all basic conditions and outside influences had been identic to those of the reference group (auto- and non-sterilized allografts) we conclude that PAA had been responsible for the inhibition. According to this study the sterilization of free tendon allografts with PAA is inadvisable. Long term studies could clarify if only early remodeling-processes or even the final outcome are influenced by PAA. However, a protraction of healing with prolonged instability implies, that patients would have to be preserved for a longer time and could get back full physical strengh at a later point of time. But this would be contrary to presently established therapy-concepts.