[Seite 6↓]

1  Einleitung

1.1 Standortbestimmung zur vorderen Kreuzbandchirurgie

Der Erfolg einer plastischen Versorgung des vorderen Kreuzbandes wird maßgeblich vom Operationszeitpunkt, der chirurgischen Methode und Technik, dem Transplantat, dem Transplantatumbau und der Rehabilitation bestimmt.

Grundlegende Erkenntnisse über die bedeutende Funktion der Kreuzbänder als Zentralpfeiler im System Arthron und deren Einfluss auf die Dynamik und Kinematik während der Roll-Gleit-Bewegung sind das Ergebnis umfangreicher Forschungsarbeiten in der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts (MENSCHIK 1974, 1975). Die morphologischen Veränderungen im zeitlichen Ablauf vom Transplantationszeitpunkt bis zur Ausreifung einer autologen Plastik sind ein weniger bekanntes Kapitel der Kreuzbandchirurgie.

Vergleichende Studien zwischen nichtoperativer und operativer Therapie hinsichtlich der Kniegelenkstabilität, sekundären Meniskusschäden und der Arthroseentwicklung zeigten die eindeutige Überlegenheit der frühsekundären plastischen Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes (DIEKSTALL und RAUHUT 1999, SCAVENIUS et al. 1999, SEITZ et al. 1994, WITTENBERG et al. 1998, ZYSK und REFIOR 2000).

Obwohl die Patellarsehnen-Plastik als Kreuzbandersatz die häufigste Anwendung findet, weisen experimentelle Daten darauf hin, dass autologe Plastiken nach einer umfangreichen Einheilungs- und Adaptationsphase nicht die adäquaten biomechanischen Eigenschaften (CLANCY et al.1981, JACKSON et al.1987, McFarland et al. 1986) des unverletzten Kreuzbandes erreichen hieraus postoperative Kniegelenkinstabilitäten, meniskale und kartilaginäre Sekundärschäden, Instabilitätsarthrosen sowie zahlreiche Revisionseingriffe resultieren (GILLQUIST und MESSNER 1999, JOMHA et al. 1999b, MITSOU und VALLIANATOS 1996, EBERHARDT et al. 2000).

Die Vielfalt der angewandten operativen Techniken und eingesetzten Transplantate ist Ausdruck dafür, dass der goldene Standard in der vorderen Kreuzbandchirurgie derzeit noch nicht gefunden ist.

Ziel gegenwärtiger experimenteller wissenschaftlicher Arbeiten ist es, den Verlauf der Kinetik des Transplantatumbaus zu beschleunigen und die biomechanischen Eigenschaften der rekonstruierten Transplantate zu verbessern. Hierfür rücken transplantatstimulierende Einflussfaktoren, wie Wachstumsfaktoren und Gentherapie immer mehr in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses.


[Seite 7↓]

1.2  Einwachsverhalten von Kreuzbandplastiken

Die Vorstellungen über das Schicksal einer primär freien, avital transplantierten Sehne divergierten in der Vergangenheit erheblich. SEIFFERT (1967) diskutierte sowohl eine Überlebenstheorie als auch eine Ersatztheorie. Die Überlebenstheorie konnten durch KLEIN et al. (1972) wiederlegt werden. Sie wiesen an Tritium-Prolin markiertem Sehnengewebe nach, dass sowohl in autogenen als auch in allogenen Transplantaten das markierte Kollagen durch nicht markiertes neugebildetes Kollagen ersetzt wird. Auch in späteren Studien konnte gezeigt werden, dass ein Transplantat in den zentralen Bereichen schnell nekrotisch wird und lediglich in der Peripherie einige Zellen überleben (AMIEL et al. 1986b, GOERTZEN et al. 1998). Der synovialen Ernährung wurde in diesem Zusammenhang eine Schlüsselstellung für die zelluläre Repopulation des Transplantates eingeräumt (AMIEL et al. 1986a, Kleiner et al. 1989).

Das Interesse an den Vorgängen der biologischen Adaptation einer vorderen Kreuzbandplastik rückte in den letzten 15 Jahren zunehmend in den Mittelpunkt des wissenschaftlichen Austausches. Experimentelle Studien schufen die Grundlagen für die schrittweise Aufdeckung der komplexen adaptiven Vorgänge der Bandheilung und des Transplantatumbaus (BALLOCK et al. 1989, BOSCH et al.1990, McFARLAND et al. 1986, SCRANTON et al. 1998).

Prinzipiell sind beim Einwachsen eines vorderen Kreuzbandtransplantates zwei unterschiedliche Regionen zu betrachten. Man unterscheidet die knöcherne extraartikuläre Integration und den intraartikulären Umbau eines Transplantates.

Die ossäre Transplantatverankerung ist umfangreich untersucht (LIU et al. 1997b, PANNI et al. 1997, Schiavone Panni et al. 1993, Shoemaker et al. 1989, Yoshiyaet al. 2000). Die histologischen und immun-histochemischen Unterschiede einer chondralen und einer fibrösen zonen-differenzierten Insertion konnten nachgewiesen werden (PETERSEN und LAPRELL 2000, RODEO et al. 1993).

Dahingegen sind die Mechanismen und Einflußfaktoren für den intraartikulären Transplantatumbau ein weitgehend unbekanntes Feld und Gegenstand derzeitiger in-vitro und in-vivo Untersuchungen (FRANK et al. 1999, KobayAshiet al. 1997, Kurodaet al. 2000, NG et al. 1996).

Die dynamischen Veränderungen vom Zeitpunkt der Transplantation eines biologischen Kreuzbandersatzes beinhalten die Umbauphasen Nekrose, Degeneration, Revaskularisierung, Revitalisierung, Rekollagenisierung und Remodeling. Diesen mehrphasigen Prozess bis hin zum morphologischen Kreuzbandersatz definierten AMIEL et al. (1986b) als Ligamentisation. Bei Erfolg dieses Prozesses wurden 30 Wochen post [Seite 8↓]operationem lichtmikroskopisch eine dem vorderen Kreuzband ähnliche Transplantatstruktur beobachtet.

In eigenen histologischen und histomorphometrischen Untersuchungen zwischen der Patellarsehne, dem Kreuzbandtransplantat und dem nativen vorderen Kreuzband eines Kaninchens wurden signifikante Unterschiede im Aufbau festgestellt (LABS 1993).

Zahlreiche durchgeführte experimentelle Studien konnten hinsichtlich der Ausrissfestigkeit der Transplantate auch nach 2-jähriger Beobachtungszeit eine unzureichende mechanische Festigkeit in Bereichen zwischen 15-60 % des vorderen Kreuzbandes erreichen (Ballock et al. 1989, BOSCH et al. 1990, CLANCYet al. 1981,KATSURAGI et al. 2000, McFARLAND et al. 1986, YOSHIA et al. 1987).Als Ursachen werden die Inhibition der Fibrillogenese durch das Proteoglykan Decorin (NAKAMURA et al. 2000), eine vermehrte Stickstoffmonoxidkonzentration (CAO et al. 2000), eine veränderte Glykosaminoglykanzusammensetzung, eine enzymatische Kollagenfaserdes-integration und eine erhöhte Kollagen-Typ III Synthese diskutiert (BOSCH et al. 1990). Alternativ wird ein höherer Wassergehalt der Transplantate als mögliche Ursache der verringerten Ausrissfestigkeit angegeben, da der Vaskularisations-grad nicht mit der mechanischen Stabilität der Transplantate korrelierte (McFARLAND 1993).

Aus der Tatsache heraus, dass sowohl morphologisch als auch biomechanisch ein unvollständiger Transplantatumbau erfolgt, wird die Bezeichnung der Ligamentisation von einigen Arbeitsgruppen abgelehnt (Ballock et al. 1989, BOSCH et al. 1990).

Offene Fragen sind der Wirkungsmechanismus der Interzelluläraktion sowie die Aktivierung von Wachstumsfaktoren und kollagenaktivierenden Faktoren im Rahmen des Transplantatumbauprozesses.

Verschiedene Wachstumsfaktoren wurden entdeckt und deren Einfluss auf die Proliferation und Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen in der Gewebsheilung untersucht (PIERCE et al. 1991, ROBERTS und SPORN 1993). In-vitro Studien berichteten auch über die Proliferationsstimulation von Fibroblasten des Bandapparates durch verschiedene Wachstums-faktoren (bFGF, TGF-β 1, PDGF) (MAURI et al. 1997, SCHMIDT et al. 1995, SPINDLER et al. 1996).

Diese Wachstumsfaktoren haben, insbesondere in der Frühphase der Bandheilung, einen positiven Einfluss. Sie stimulieren Angiogenese, Zell-proliferation (FOLKMAN und KLAGBRUN 1987) und Kollagensynthese (GREENHALGH et al. 1990). Aus diesem Grund wird ihnen eine wichtige Rolle im Regulationsprozess des Umbaus und der Reifung zugesprochen.


[Seite 9↓]

Die Wirkung von Wachstumsfaktoren auf den Transplantatumbau von Kreuzbandplastiken ist bisher wenig untersucht. Experimentell ermittelte Daten zum Heilungspotential des am häufigsten verwendeten Bandmodells, des medialen Seitenbandes, können aufgrund der unterschiedlichen Morphologie, anatomischer Lokalisation, Nutrition und biochemischen Matrix-zusammensetzung sowie der differenten biomechanischen Funktion nicht übernommen werden (KOBAYASHI et al. 1997, LEE et al. 1995, MAURI et al. 1997, NEIL und LAURENCE 1993, PAUL et al. 1995, SCHMIDT et al. 1995). Eine unterschiedliche intrinsische Aktivität der Wachstumsfaktoren PDGF, TGF-β und bFGF von Fibroblasten des medialen Seitenbandes gegenüber des vorderen Kreuzbandes wurde nachgewiesen (LEE et al. 1998).

KURODA et al. (2000) konnten erstmals immunhistochemisch im Patellar-sehnentransplanat bei Hunden einen Anstieg der intrinsischen Wachstumsfaktoren PDGF, TGF-β und bFGF innerhalb der ersten 6 post-operativen Wochen zeigen. Bis zur 12. postoperativen Woche normalisierten sich jedoch diese Parameter. Es ist zu schlussfolgern, dass Wachstums-faktoren initial die Zellinfiltration und die Revaskularisation fördern, in den weiteren Umbauphasen jedoch an Bedeutung verlieren.

RODEO et al. (1999) berichteten über positive Effekte der knöchernen Bandeinheilung unter Zusatz eines BMP-2 tragenden Kollagen-Typ I Schwammes. Hierbei wurden höhere Ausrissfestigkeiten unter niedriger BMP-2 Applikation beobachtet.

Zur Verbesserung des Verständnisses der Wirkungsmechanismen von Band-heilung und Transplantatumbau wurden neue experimentelle Ansätze auf molekularer Ebene einschließlich der Gentherapie eingeführt. Letztendlich sind diese Entwicklungen zukunftsweisend. Perspektivisch ist durch die Transplantation gentransfizierter Zellen mit protrahierter Wachstumsfaktoren-freisetzung (HILDEBRAND et al 1999, MENETREY et al. 1999) die Optimierung des Transplantatumbaus und eine verbesserte biomechanische Stabilität zu erwarten.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.
DiML DTD Version 4.0Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML-Version erstellt am:
03.08.2005