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4  Experimentelle Grundlagen

4.1 Mikrostrukturierung des Sehnen- und Bandapparates

Der Querschnitt eines Bandes und einer Sehne zeichnet sich durch eine strenge hierarchische Ordnung einzelner Anteile aus. Die umfangreichste Beschreibung der Mikrostruktur des vorderen Kreuzbandes steht seit der Publikation von DANYLCHUK et al. (1978) zur Verfügung.

Als kleinste strukturelle Elemente mit einem Durchmesser von 20 – 200 nm gelten die Fibrillen. Eine Gruppierung von Fibrillen wird als Faser mit einem Durchmesser von 10 – 20 µm bezeichnet. Mehrere Fasern bilden die subfaszikulären Einheiten, welche auch als Primärfaszikel betrachtet werden. Die Primärfaszikel werden durch lockeres endoligamentäres Gewebe (Endotendineum) vom Sekundärfaszikel abgegrenzt. Blutgefäße, Fettzellen und Elastin werden hauptsächlich im lockeren endoligamentären Gewebe gefunden (YAHIA und DROUIN 1989). Insgesamt bilden 3 - 20 dieser Primärfaszikel den Sekundärfaszikel, welcher einen Durchmesser von rund 1mm aufweist und von Peritendineum umgeben ist.

Das vordere Kreuzband besteht aus etwa 20 Milliarden Kollagenfibrillen, die ca. 1500 Kollagenfaszikel bilden(HAUS und REFIOR 1988). Die äußeren Hüllen werden durch das Paratenon bzw. synoviale Hüllgewebe gebildet.

Das vordere Kreuzband besitzt, verglichen mit dem hinteren Kreuzband, hinsichtlich der Kollagenfibrillenanordnung eine wesentlich komplexere Struktur mit lichtmikroskopisch sichtbaren Verzweigungen und Verflechtungen der einzelnen Faserbündel, womit eine bessere Anpassung an die physiologische Rotationsbelastung sowie die auftretenden Scherkräfte ermöglicht wird (NEURATH und STOFFT 1991).

Der Faszikelverlauf stellt sich in polarisationsmikroskopischen Untersuchungen als periodisch dar. Für das vordere Kreuzband ist dieser wellenförmige Verlauf deutlicher ausgeprägt als für die Patellarsehne. Diese Wellenform wird auch als "crimping" bezeichnet. Für das vordere Kreuzband des Kaninchens wurde eine mittlere Periodizität diese Wellenmusters von 31,3 µm (+/- 4,3) mit einer maximalen Amplitude von 4,0 µm (+/- 1,3) beschrieben (MURAO et al. 1997).

Die rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen von YAHIA und DROUIN (1989) ergaben zwei unterschiedliche architektonische Muster der Faszikelwellen. In Abhängigkeit von der Lokalisation der Kollagenfibrillen zur Faszikelachse werden planare und helikale Wellenmuster unterschieden. Vergleichende Untersuchungen zwischen dem vorderen Kreuzband und der Patellarsehne zeigten, dass innerhalb eines Faszikels die Fältelung der [Seite 50↓]Fibrillen von außen nach innen abnimmt. Für das vordere Kreuzband wurden für zentrale Faszikel vor allem planare und für periphere Faszikel hauptsächlich helikale Wellenmuster beschrieben. Dagegen zeigte die Patellarsehne in allen Faszikeln lediglich helikale Formen. In der Patellarsehne sind die Faszikel gleichmäßiger über die Querschnittsfläche verteilt und entlang der Sehnenachse orientiert. Alle Querschnitte zeigen die deutliche Dominanz der extrazellulären Matrix (MOHR 1987).

Den Hauptanteil der zellulären Bestandteile von Sehnen- und Bandgewebe stellen Fibrozyten dar. Die Zellen liegen innerhalb der Kollagenfaszikel aufgereiht, wobei ihre flügelartigen Fortsätze in das parazelluläre Kollagen auslaufen. Die aktivierte Form, der Fibroblast, spielt eine entscheidende Rolle in der Synthese der Grundsubstanz und der Faserproteine. Fibroblasten und Fibrozyten unterscheiden sich in ihrem Stoffwechsel. Während die Fibroblasten vorwiegend ihre Energie über die aerobe Glykolyse gewinnen, dominiert in den Fibrozyten die anaerobe Glykolyse (FLORIDI et al. 1981, LANDI et al. 1980).

4.2 Biochemische Charakteristik des Sehnen- und Bandapparates

Die extrazelluläre Matrix setzt sich neben Wasser hauptsäch­lich aus Kollagen, das etwa 30 % des Gesamtproteingehaltes im menschlichen Körper repräsen-tiert, sowie den in unterschiedlicher Quantität vorkommenden elastischen Fasern und Retikulinfasern, Proteoglykanen beziehungsweise Glykosaminoglykanen zusammen. Zahlreiche extrazelluläre Matrixproteine wie Fibrin, Fibronektin, Fibromodulin, Tenascin, Laminin, Enaktin, Decorin, Biglycan, Lumican, Vesican, Syndecan, und verschiedene Metalloproteinasen (Boykiw et al. 1998, Hellio Le Graverrand et al. 2000, LO et al. 1998, NEURATH und STOFFT 1992, PLAAS et al. 2000) beeinflussen die Heilung und Reifung von Bindegeweben und sind in jüngster Zeit beschrieben worden. Es ist abzuwarten, welchen Stellenwert diese Proteine in Zukunft im Binde­gewebsstoffwechsel beziehen werden.

Die wesentlichste Eigenschaft des Kollagens als Strukturbildner ist seine Fähigkeit zur Aggregation, dadurch entstehen Fibrillen, die sich ihrerseits zu Fasern zusammenlagern. Die genetisch determinierte Sequenz der Amino-säuren in den Polypeptidketten bestimmt die Fältelung der Ketten in die dreidimensionale Formation. Gegenwärtig sind 20 Kollagentypen bekannt (LISTRAT et al. 1998), die sich in der Aminosäuresequenz ihrer alpha-Ketten unterscheiden. In den nachfolgenden Untersuchungen werden die in Sehnen und Bändern prozentual am häufigsten vorkommenden Kollagen-Typen I und III betrachtet.


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Für Sehnen und Bänder gibt es charakteristische biochemische Merkmale des Gesamtkollagengehaltes, der Kollagentypisierung und des Querver-netzungsmusters (AMIEL et al. 1986b, RIECHERT 2001).

Die in der Literatur beschriebenen Vergleichswerte sind in den Tabellen 11-13 dargestellt. Hierbei konnten lediglich die biochemischen Merkmale für die Patellarsehne und des genuinen vorderen Kreuzbandes berücksichtigt werden. Für Patellarsehnenkreuzbandtransplantate sind diese Daten in nicht ent-sprechenden Umfang vorhanden.

Tab. 11: Litereraturvergleich der Konzentrationen von Hydroxyprolin bzw. Gesamtkollagen in der Patellarsehne (PS) und dem vorderen Kreuzband (VKB)

Material

Hydroxyprolingehalt

Gesamtkollagengehalt

Modell

Quelle

PS

13,49 – 17,76 mg

1,88-3,34 g HYP/100 g TG

85,8 – 87,6 %

96,1 %

KaninchenKaninchen

Mensch

Mensch

Amiel et al. (1984)
Amiel et al. (1982)

Fujii et al. (1994)
Lemley et al. (1991)

VKB

 

79,2 - 81,2 %

80,6 %

83 %

856 mg/g TG

Kaninchen

Kaninchen

Mensch

Mensch

Amiel et al. (1984)
Ishizue et al. (1990)

Fujii et al. (1994)
Lane et al. (1993)

Die Funktion von Quervernetzungen der Fibrillen besteht darin, die Kollagenfasern stabil und gegenüber mechanischer Beanspruchung resistent zu gestalten sowie ihnen eine gewisse Viskoelastizität zu verleihen (Kühn 1974,Robins und Bailey 1977).

Zwei Hauptvertreter der 3-Hydroxypyrinium-Crosslinks, die reife, nicht-reduzierbare stabile Quervernetzungen darstellen, wurden identifiziert. Es handelt sich dabei um Hydroxylysinpyridinolin (HP) bzw. Pyridinolin (PYR) und um das seltener auftretende Lysinpyridinolin (LP) bzw. Deoxypyridinolin (DPD), das aus zwei Hydroxylysinresten- und einem Lysinrest aufgebaut ist. Sie werden als trifunktionale Quervernetzungen bezeichnet, da sie drei benachbarte Kollagenmoleküle verbinden (EYRE et al. 1984a).

Die komplexen Mechanismen der Bildung und Regulierung der einzelnen Schritte der Kollagenbiosynthese, insbesondere der Bildung der nichtreduzierbaren Quervernetzungen, sind bis heute jedoch nur zum Teil aufgeklärt.


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Tab. 12: Literaturvergleich der Konzentrationen von Pyridinolin (PYR) und Deoxypyridinolin (DPD) für die Patellarsehne (PS) und das vordere Kreuzband (VKB). (HYP = Hydroxyprolin)

Material

Pyridinolin
(mol/mol Koll.)

Deoxypyridinolin
(mol/mol Koll.)

Modell

Quelle

PS

0,065

0,44

0,4

5,92 – 8,49 nM/mg HYP

Keine Analyse

0,03

nicht nachweisbar

keine Analyse

Kaninchen

Mensch

Mensch

Rind

Harwood und Amiel (1992)

Eyre et al. (1984b)
Fujii et al. (1994)

Ng et al. (1996)

VKB

0,325

0,67

7,23 – 9,8 nM/mg HYP

Keine Analyse

0,026

keine Analyse

Kaninchen

Mensch

Rind

Harwood und Amiel (1992)

Fujii et al. (1994)

Ng et al. (1996)

Die Tabelle 13 gibt eine Übersicht über einige in der Literatur angegebene Ergebnisse für die Kollagentypisierung der Patellarsehne und des vorderen Kreuzbandes. Es wurden unterschiedliche, meist jedoch chromatographische Verfahren mit vielfältigen Modifikationen verwendet. Dementsprechend existieren relativ wenig Standardwerte für die Verteilung der Kollagen Typen I und III.

Tab. 13: Literaturvergleich der Konzentrationen von Kollagen-Typ I und III für die Patellarsehne (PS) und das vordere Kreuzband (VKB)

Material

Koll.-Typ I (%)

Koll.-Typ III (%)

Modell

Quelle

PS

> 95
> 95
ca. 100
keine Analyse

< 5

0

0

4,51-7,24

Kaninchen

Kaninchen

Mensch

Rind

Amiel et al. (1984)
Amiel et al. (1986)
Fujii et al. (1994)
Ng et al. (1996)

VKB

86-90

86-89

ca. 100

keine Analyse

10-14

11-14

0

6,08-7,63

Kaninchen

Kaninchen

Mensch

Rind

Amiel et al. (1984)
Amiel et al. (1986)
Fujii et al. (1994)
Ng et al. (1996)


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4.3  Fibrinstabilisierender Faktor XIII

4.3.1 Biochemische Charakteristika

Der Faktor XIII ist als letzter Gerinnungsfaktor entdeckt worden. Obwohl er bereits 1948 von LAKI und LÓRÁND beschrieben wurde, kam der Faktor XIII erst 1960 durch einen Bericht von DUCKERT et al. (1960) in das Bewusstsein der klinisch tätigen Hämostaseologen. Diese Arbeitsgruppe erkannte, dass der Faktor XIII neben seiner hämostatischen Funktion auch Bedeutung im Wundheilungsprozess hat.

Beim Faktor XIII handelt es sich im Gegensatz zu den meisten Gerinnungsproteinen nicht um eine Serinprotease, sondern um eine Transamidase, die in der Lage ist, inter­ und intramolekulare Amidbindungen zwischen den Aminosäuren Lysin und Glutamin zu knüpfen.

Der Faktor XIII zirkuliert im Plasma als ein heterotetramerer Komplex aus je zwei a­ und b-Untereinheiten, der in dieser Form keine enzymatische Aktivität aufweist.

Die a-Untereinheit besteht aus 731 Aminosäuren und hat ein Molekulargewicht von 83150 Da und weist zwei Thrombinspaltungsstellen auf. Die erste, die an Position Arg37-Lys38 lokalisiert ist, führt zur Abspaltung eines Peptids und ist für die Aktivierung des Faktor XIII im Blut unter physiologischen Bedingungen notwendig. Durch Spaltung an der zweiten Thrombinbindungsstelle wird das Enzym inaktiviert. Das Gen für Faktor XIII a-Kette besteht aus 14 Exons und ist auf Chromosom 6p24-25 lokalisiert (OSTERMANN 1999).

Faktor XIIIa weist Homologien zu anderen Transglutaminasen sowohl von Vertebraten als auch von Nichtvertebraten auf (AESCHLIMANN und PAULSSON 1994).

Die b-Untereinheit zirkuliert im Plasma als Dimer in einer nichtkovalenten Bindung mit der a-Untereinheit. Sie ist das Transportprotein der a-Kette im Plasma, besteht aus 641 Aminosäuren und hat ein Molekulargewicht von 73180 Da. Die Faktor XIII b­Untereinheit ist charakterisiert durch 20 Disulfidbrücken, die zu 10 Tandemstrukturen führen. Das Gen für die b-Untereinheit ist auf dem Chromosom 1q32 lokalisiert.


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Abb. 16: Faktor XIII-Aktivierungsmechanismus (aus OSTERMANN 1999)

Modelle der dreidimensionalen Struktur des Faktor XIII gehen bei der a-Untereinheit von einer etwas asymmetrischen Kugelform aus, während die b-Untereinheit langgestreckt und flexibel erscheint (OSTERMANN 1999).

Zwar kann die Faktor XIII a-Untereinheit in vielen Geweben und Zellen nachgewiesen werden (hämatopoetische Zellen, Thrombozyten, Monozyten/ Makrophagen, Plazenta, Prostata) jedoch ist die Herkunft der Plasma-Faktor XIII a-Untereinheit nicht endgültig geklärt.

Untersuchungen an knochenmarktransplantierten Patienten haben gezeigt, dass nach der Transplantation bei vorhandenem Chimärismus der Faktor XIII-Phänotyp des Knochenmarkspenders nachweisbar ist. Dies lässt darauf schließen, dass hämatopoetische Zellen zumindest zu einem Teil als Quelle des Plasma-Faktor XIII a­Untereinheit angesehen werden kann.

Der intrazelluläre Faktor XIII, z.B. in Thrombozyten oder Monozyten, besteht lediglich aus a-Dimeren (LÓRÁND et al. 1980).

In Thrombozyten liegt die a-Untereinheit im Zytoplasma gelöst vor, die Freisetzung während der Aktivierung der Thrombozyten findet nicht statt. Auch in Monozyten lässt sich Faktor XIIIa im Zytoplasma nachweisen. Darüber hinaus ist er in diesen Zellen membranständig, wird allerdings ebenfalls nicht sezerniert. Ob Hepatozyten von wesentlicher Bedeutung für die Produktion des Plasma-Faktor XIIIa sind, erscheint unwahrscheinlich, da Faktor XIII, wenn überhaupt, nur in sehr geringen Ausmaß in Hepatozyten nachweisbar ist.

Demgegenüber wird als Syntheseort der b-Untereinheit des Faktor XIII die Leber angesehen. Hepatozyten in Kultur sind in der Lage, die Faktor XIII b-Untereinheit zu synthetisieren und lebertransplantierte Patienten weisen den Phänotyp des Spenders auf. Der Gehalt der b-Untereinheit bestimmt die Aktivität des Faktor XIII durch seine Transportfunktion.


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4.3.2  Funktion und Wirkung

Zur Aktivierung des Plasma-Faktors XIII ist neben einer proteolytischen Spaltung durch Thrombin auch die Anwesenheit von Kalzium und Fibrin bzw. Fibrinogen notwendig (LÓRÁND 1986, MOSESSON 1998). Die Aktivierung des Faktors XIII beginnt mit der Abspaltung des Aktivierungspeptids durch Thrombin. Diese Reaktion wird durch die Anwesenheit von Fibrin beschleunigt, so dass Fibrin nicht nur Substrat, sondern auch Kofaktor für die Aktivierung des Faktor XIII ist. Durch Kalzium dissoziiert das aus 2a­ und 2b-Untereinheiten bestehende inaktive Tetramer zum aktiven Enzym. Die wesentliche Aufgabe der Faktor XIIIb-Untereinheit wird in der Stabilisierung und Verlängerung der Halbwertzeiten der Faktor XIIIa-Untereinheit durch die Bildung des Heterotetramers angesehen.

Hauptsubstrat für Faktor XIII ist das nichtkovalent polymerisierte Fibringerinnsel, das durch die Aktion von Faktor XIII quervernetzt wird. Durch die Quervernetzung gewinnt das Fibringerinnsel an Stabilität und Elastizität. Neben Fibrin stellen Fibrinolyseinhibitoren wie Plasminogenaktivatorinhibitor und alpha-Plasmininhibitor weitere Substrate des Faktor XIII dar, die durch Inhibition der reaktiven Fibrinolyse der zusätzlichen Stabilisierung des Fibringerinnsels dienen.

Ein Fibringerinnsel bildet sich in adäquater Weise in enger räumlicher Nähe zu einer Gewebeläsion. Dabei werden Strukturen der extrazellulären Matrix wie Kollagen und Fibronektin freigesetzt. Die Quervernetzung von Kollagen und Fibronektin mit Fibrin, die durch Faktor XIII katalysiert wird, dient nicht nur der Anheftung des Fibringerinnsels an die Ränder der Gewebeläsion, sondern ist auch für die Bindegewebsheilung von Bedeutung, da eine optimale Reorganisation der zellulären und extrazellulären Matrix von erheblicher Wichtigkeit ist.


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Abb. 17: Funktionen des Faktor XIII bei der Blutstillung, Wund- und Knochenbruchheilung (nach BECK et al. 1961, KOTTMANN und WITZKE 1978)

Die Halbwertzeiten nach intravenöser Applikation liegen bei 5-12 Tagen für die a­Untereinheit und bei 5 h für die b-Untereinheit (OSTERMANN 1999).

Der positive Effekt von Faktor XIII auf die Wundheilung ist durch experimentelle Studien belegt. Er führt in Verbindung mit Thrombin zu einer stabilen Fibrinvernetzung und einer Steigerung der Fibroblastenproliferation (MIYACHI et al. 1993). In vitro­Studien zeigten seine Wirkung auf Zelladhäsion (PAYÉ und LAPÉRE 1986, UEKI et al. 1996) und Zellmigration (KNOX et al. 1986), Kollagensynthese (PAYÉ und LAPÉRE 1986), Mitoserate (BECK et al. 1961, CLAES et al. 1987) von Fibroblasten und Osteoblasten.


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Abb. 18: : Wirkungsweise des Faktor XIII in Abhängigkeit von der Konzentration (KOTTMANN und WITZKE 1978)

4.3.3 Gewinnung und Herstellung von Faktor XIII Konzentraten

Nachdem 1948 LAKI und LÓRÁND den fibrinstabilisierenden Faktor (später Faktor XIII) im Plasma entdeckten, war es erstmalig möglich, den Nachweis für Faktor XIII­ Mangelsyndrome aufzudecken. So wurden gehäufte Aborte bei Frauen im Zusammenhang mit einen Faktor XIII-Mangelsyndrom angegeben. Der erste therapeutische Einsatz zur Prophylaxe von vermehrten Blutungen während Schwangerschaften bei Faktor XIII-Mangelsyndromen wurde durch Plasmatransfusionen durchgeführt (FISHER et al. 1966). Seit Bekanntwerden, des Vorhandenseins von Faktor XIII im Plazentagewebe, wurde er erstmalig durch die Behringwerke AG, Marburg 1972 aus diesem Gewebe isoliert und für die klinische Anwendung eingesetzt (BOHN und EMMERICH 1976).

Inzwischen gibt es zahlreiche industriell hergestellte Konzentrate, die den Faktor XIII entweder aus humanem Plazentagewebe oder aus Plasma isolieren. Die Aktivität beider Konzentrate ist vergleichbar, obwohl es scheint, dass die Wirkung von Plasmakonzentraten etwas höher ist (KARGES und RAPP 1993).

Ende der 80er Jahre gelang es den Arbeitsgruppen BRÖKER et al. (1988) und BISHOP et al. (1990) in Hefepilzkulturen den Faktor XIII erstmalig gentechnisch herzustellen.


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Vergleichende Studien zur Wirksamkeit von rekombinantem und plazentärem Faktor XIII zeigten divergierende Ergebnisse. So sahen NAGELSCHMIDT et al. (1993) in einem Wundheilungsmodell der Ratte Vorteile für den rekombinanten Wirkstoff, dagegen berichteten KIENAPFEL et al. (1995, 1997) von besseren Ergebnissen im Knocheneinwachsverhalten am Schafsmodell für das nichtrekombinant hergestellte Faktor XIII-Konzentrat.

In der klinischen Praxis wird derzeit nur das Faktor XIII-Konzentrat (Fibrogammin® HS) aus humanen Plasma favorisiert. Es ist abzuwarten, ob in Zukunft ein wirkungsvolleres Faktor XIII-Konzentrat rekombinant hergestellt werden kann.

4.3.4 Labordiagnostik des Faktor XIII

Mit üblichen Routinegerinnungstests kann eine Faktor XIII-Konzentration nicht bestimmt werden, da die Wirkung erst nach der primären Bildung eines Gerinnsels einsetzt. Den Bestimmungsmethoden für den Faktor XIII können verschiedene Prinzipien zugrunde liegen:

Da sich semiquantitative Messungen der Gerinnselstabilität („clot solubility test“) oder quantitative Bestimmungen durch den Einbau von markierten Substraten als zu zeitaufwendig und ungenau erwiesen, war es das Ziel, ein automatisiertes Verfahren zu entwickeln. Dies gelang mit der Messung des Ammoniaks, das bei der Ausbildung einer kovalenten Bindung zwischen Lysin und Glutamin freigesetzt wird. Auf dieser Grundlage wurde ein kommerziell erhältlicher Test entwickelt (Berichrom®, DADE Behring, Marburg, BRD), der auch für die Anwendung in einem Routinelabor geeignet ist. In dem zu testenden Plasma wird durch Zugabe von Thrombin der Faktor XIII aktiviert. Fibrinogen muss hierbei nicht entfernt werden, da mit einem niedermolekularen Inhibitor die Fibrinpolymerisation verhindert wird. Der gebildete aktivierte Faktor XIII in der Untersuchungsprobe katalysiert eine kovalente Bindung zwischen speziell entwickelten synthetischen Substraten, wobei Ammoniak frei wird. Letzteres wird über eine Farbreaktion gemessen.

Die Plasmanormalwerte werden für das Berichrom®-Testkit mit 70-120 % angegeben.


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4.3.5  Tierexperimentell chirurgische Anwendung

Tierexperimentelle Untersuchungen zum Wirkungsnachweis von Faktor XIII am Wundheilungsmodell wurden schon in den 70er Jahren mit aus Plazentagewebe isolierten Faktor XIII durchgeführt (BIEHL et al. 1971).

Nicht alle Studien konnten einen überzeugenden Nachweis für die positive Wirkung von Faktor XIII auf die Wundheilung erbringen. So berichteten KIRSCHNER et al. (1977), MARKTL und RUDAS (1974) und TAUBER et al. (1974) nach systemischer Faktor XIII-Gabe über keine oder nur geringfügige Verbesserungen der Wundheilung. Dies konnte sowohl methodisch als auch dosierungsbedingt sein. Da bei den verwendeten Tieren nur kleine Eingriffe erfolgten (Hautschnitte, Faszienschnitte, Zahnextraktionen, Untersuchungen aus Granulationsgewebe), sind hierbei keine wesentlichen postoperativen Faktor XIII-Abfälle erzielt worden. Daher ist hier keine echte Substitution durchgeführt, sondern ein Vielfaches der Normkonzentration im Plasma erzielt worden.

Um der klinischen Situation einer Wundheilungsstörung unter Faktor XIII-Mangel auch im Tiermodell näherzukommen, wurden Tiermodelle mit reduzierter Faktor-XIII­Plasmakonzentration oder gestörter Wundheilung entwickelt. Als Beispiel sei die Untersuchung von BLÜMEL et al. (1974) genannt, die im Tierexperiment Faktor XIII­Werte um 50 % der Norm durch Anwendung von Defibrase erreichten. Durch die Substitution mit Faktor XIII wurde eine Verbesserung der Reißfestigkeit von Hautwunden an Ratten nachgewiesen, die am 4. und 5. postoperativen Tag statistisch signifikant waren.

Dagegen zeigten Untersuchungen von METZNER et al. (1999) bei normalem Faktor XIII-Plasmaspiegel, dass ein in Hefezellen rekombinant hergestelltes Faktor XIII­Konzentrat an Schnittwundenmodellen bei Ratten und Meerschweinen dosisabhängig signifikant erhöhte Reißfestigkeiten erreichten. Der Anstieg der Reißfestigkeit erhöhte sich nach 4 Tagen um 20-30 % im Vergleich zu den Kontrollen.

Neben Wundheilungsuntersuchungen mit Faktor XIII wurden zahlreichen Arbeiten an Knochenheilungsmodellen durchgeführt. KIENAPFEL et al. (1995) fanden nach 9­tägiger Faktor-XIII-Behandlung bei Schafen eine signifikant erhöhte Verankerungsfestigkeit eines metallspongiösen Implantates im Knochen. In einer Arbeit von SCHWAB et al. (1999) konnte eine signifikant verbesserte primäre Knochenbruchheilung am Schafsmetatarsus nachgewiesen werden. Den Einfluss der Faktor-XIII-Dosis auf die Heilung von Frakturen der Rattentibia wurde durch CLAES et al. (1999) belegt. Die höchsten Biegebruchmomente und Kallusflächen


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zeigten die Gruppen mit einer insgesamt 10-tägigen Gabe von 10 bzw. 50 IE Faktor XIII pro kg Körpergewicht. Durch die gleiche Arbeitsgruppe konnte eine beschleunigte Kallusreifung nach Segmenttransport am Schafsmetatarsus unter Einsatz von Faktor XIII belegt werden (CLAES et al. 1999).

Die positiven Effekte des Faktors XIII in der Knochenbruch- bzw. Kallusheilung sind nach CLAES et al. (1999) und SCHWAB et al. (1999) auf die fibrinvernetzende und die fibroblastenproliferationsfördernde Rolle in den Frühphasen der knöchernen Konsolidierung zurückzuführen.

4.3.6 Klinisch chirurgische Anwendung

Von zahlreichen klinischen Beobachtungen ist bekannt, dass eine enge Beziehung zwischen der Größe des Weichteiltraumas, prädisponierenden Risikofaktoren der Patienten, dem Auftreten von Wundheilungsproblemen und der postoperativen Abnahme der Faktor XIII-Konzentration besteht (SCHMIDTLER et al. 1977, SCHRAMM et al. 1977).

Es wurden nach großflächigen Verbrennungen (ERLEBACH und HARTUNG 1999, TROBISCH und BRANDT 1983), Abdominaloperationen (ENGELHARDT et al. 1983, MUTO 1997), Hüfttotalendoprothesen-Implantationen (BARTHELS et al. 1993, ENGELHARDT et al. 1983), Tumorresektionen im Kopf-Hals-Bereich (BROCKMEIER und ARNOLD 1999, CHAOUI et al. 1999, DAVIDS und HODEL 1999, SILBERZAHN 1993), Sepsis assoziierten Hautläsionen (REICHENBERGER et al. 1999) und anderen größeren operativen Eingriffen, von erheblichen erworbenen und substitutionsbedürftigen Faktor XIII-Mangelzuständen berichtet.

Bei Patienten mit therapierefraktären Wundheilungsstörungen (Fistel bzw. Nahtdehiszenz) und Faktor XIII-Mangel führte die Therapie mit Faktor XIII zu einer signifikanten Besserung der Wundverhältnisse, zu einer Verkleinerung der Wundflächen bzw. zu einer Verringerung der Fisteldrainagevolumina. Der klinische Verlauf korrelierte mit der Faktor XIII-Aktivität im Plasma. Eine Besserung der Wundverhältnisse trat nur auf, wenn der Faktor XIII-Spiegel oberhalb von 70 % lag (MISHIMA et al. 1984).

In einer prospektiv randomisierten Studie bei Patienten mit Defektpseud-arthrosen der langen Röhrenknochen, zeigte nach einem standardisierten operativen Vorgehen die Verumgruppe (2 x tgl. 1250 IE Faktor XIII für 7 Tage) gegenüber der Kontrollgruppe eine frühere Vollbelastungsrate, eine schnellere knöcherne Konsolidierung und geringere Reoperationen (GERNGROß et al. 1987).


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Die lokale Applikation von Faktor XIII wurde ebenfalls erfolgreich eingesetzt. Bei 54 Patienten mit Ulzerationen der unteren Extremität unterschiedlicher Genese führte diese Anwendung zu einer deutlichen Verbesserung der Wundheilung (WOZNIAK et al. 2001). Die klinischen Befunde der Therapie des diabetischen Malum perforans unterstützen die Vermutung, dass der plasmatische Faktor XIII insbesondere eine Wirkung auf die Sekretionskontrolle hat, die auf eine Reduktion der Permeabilität der endothelialen Schranke beruht. Diese kann bei Diabetikern erheblich gestört sein. Die erhöhte Granulationstendenz ist durch eine Vernetzung von verschiedenen lokalen Proteinen und die Folge einer verminderten Transsudation im endothelialen Bereich erklärbar (WOZNIAK et al. 1999).


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03.08.2005