Untersuchung des Langzeitremodelings humaner autologer freier Sehnentransplantate nach Ersatz des vorderen Kreuzbandes: humane Biopsiestudie

Abstract

Fragestellung: Welche qualitativen und quantitativen Veränderungen zeigt das Remodeling von humanen Hamstringsehnen als vorderer Kreuzbandersatz im Langzeitverlauf? Methodik: Biopsate von Hamstringtransplantaten wurden 67 Patienten 5-129 Monate nach vorderer Kreuzbandrekonstruktion entnommen und histologisch aufgearbeitet. Mittels Übersichts- (HE, MG) und immunhistologischer Färbungen wurde eine Quantifizierung von Zellzahl, Gefäßdichte (Faktor VIII) und Myofibroblastenexpression (alpha smooth muscle actin) möglich. Die Auswertung erfolgte in 3 Gruppen (Gruppe1= 6-12 Mo, Gruppe 2= 13 bis 24 Mo, Gruppe 3= über 24 Mo). Als Kontrollen dienten Proben von humanen Hamstringsehnen. Die Präparate wurden sowohl deskriptiv als auch semiquantitativ mittels eines computergestützten Bildanalysesystems ausgewertet. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Verglichen mit den nativen Hamstringsehnen stieg die Gesamtzellzahl in den Gruppen 1-3 an und bleib im Vergleich zu den Kontrollgruppen signifikant erhöht (Gruppe 1 = 482,0/mm² (p=0,036); Gruppe 2 = 850,9/mm² (p=0,005); und Gruppe 3 = 595,6/mm² (p=0,043). Die Revaskularisierung zeigte einen ähnlichen Verlauf, jedoch ohne statistisch signifikante Unterschiede. Bei den Myofibroblasten zeigte sich insgesamt ein deutlicher Anstieg von Gruppe 1 nach 2 (11,45/mm², 199,58/mm²), wobei es nur in Gruppe 2 signifikant mehr Myofibroblasten im Vergleich zur Flexorkontrollgruppe (1,85/mm², p=0,014) gab. Die deskriptive Auswertung zeigte in den ersten 12 Monaten eine überwiegend ungeordnete Kollagenstruktur, im weiteren Zeitverlauf kam es jedoch zu einer zunehmenden Ordnung und Ausrichtung der Kollagenfasern, ohne die typische Septenbildung der nativen Proben zu zeigen. Die Zellen der ersten 12 Monate waren überwiegend ovoide, im weiteren Verlauf dominierten zunehmend spindelförmige Zellen (bis 24 Monate) mit einer Umwandlung zu überwiegend länglichen Zellen nach 24 Monaten. Es zeigte sich ein typischer Remodelingprozess mit zunächst stattfindender Repopulation und Revaskularisierung der Transplantate, der jedoch auch bis zu 2 Jahre postoperativ noch nicht abgeschlossen zu sein schient. Besonders die von 1 bis 2 Jahren ansteigende Zahl an Myofibroblasten deutet auf fortlaufende Umbauprozesse und Reorganisation der Kollagenstruktur hin. Die genaue Kenntnis über Dauer und Ablauf des Remodelings humaner Kreuzbandtransplantate spielt für das postoperative Rehabilitationsprogramm und für den Zeitpunkt der erlaubten Vollbelastung eine große Rolle. Dabei scheinen die aus tierexperimentellen Studien gewonnen Daten, die meist schon nach 30-52 Wochen einen Abschluss des Remodelings zeigen, von den Vorgängen beim Menschen deutlich abzuweichen.

Purpose: Histological analysis of the remodelling process of human hamstring tendon (HT) grafts after standardized anterior cruciate ligament reconstruction (ACLR) with an accelerated rehabilitation protocol. Methods: Sixty-seven patients underwent retrieval of midsubstance biopsies after clinically successful hamstring autograft ACLR. Samples were allocated to one of three groups depending on the time point of retrieval: group 1 (6-12 months; n = 15), group 2 (13-24 months; n = 16) and group 3 (24 months; n = 11). Biopsies from native HT (n = 17) and ACL (n = 8) served as controls. Cellular density, vascular density and myofibroblast density and collagen fibril alignment were analysed by haematoxylin-eosin, Masson-Goldner-Trichrom and immunohistochemical staining protocols. Results: Compared with native HT (330.4/mm²), total cell number was increased in groups 1-3 (Group 1 = 482,0/mm² (p = 0,036); group 2 = 850,9/mm² (p = 0,005); and group 3 = 595,6/mm² (p = 0,043). There were no significant differences between the groups for vessel density. Myofibroblast density was higher in group 2 (199.6/mm²) compared with native HT (1,9/mm², p = 0,014). Collagen orientation was irregular up to 12 months. Thereafter, collagen orientation became more regular, adapting to, but not fully restoring, the appearance of the intact ACL. For the first 12 months, cells were predominantly ovoid. Ensuing cell morphology changed to spindle shaped in group 2 and predominantly narrow long cells over 24 months. Conclusion: Human hamstring grafts showed typical stages of graft remodelling, which was not complete up to 2 years after ACLR. The remodelling process in humans was prolonged compared with the results obtained in several animal studies.