The effect of aging related structural changes in tendons on the development of tendinopathies and the capacity to respond to therapeutic exercise
Final Report Abstract
Das ursprünglich geplante Projekt der elasto-sonographisch untersuchten biomechanischen Veränderungen am Rattenmodell in Abhängigkeit vom Alter und Training konnte enttäuschenderweise aus technischen Gründen nicht durchgeführt werden. Nach dem erfolglosen Versuch der Etablierung des Versuchsaufbaus wurde auf eine andere, bereits durch das Gastgeberinstitut und universitäre Ethikkommision genehmigte Studie umgewichen. Die Fragestellung des aktuellen Projekts ergibt sich auf der Grundlage eines Mäusestammes (MRL/MpJ), bei dem eine besonders gute Sehnenheilung beobachtet wird. Denn die normale, physiologische Sehnenheilung bei Menschen und andere Säugetieren mündet in der Regel in Bildung von Narbengewebe, welches sowohl biomechanisch als auch makro- und mikronanatomisch nicht der ursprünglichen, gesunden Sehnen entspricht. Der MRL/MpJ-Mausstamm zeigt im Gegensatz dazu eine nahezu „institutio ad integrum“, und wird deshalb oft als „Superheiler-Stamm“ bezeichnet. Zur Eruierung der Frage, ob diese Superheiler-Eigenschaften von der Sehne selbst (intrinsisch) oder aus dem extrinsischen Umfeld (systemisch) kommen, wurde ein Patellasehnentransplantationsmodell für die Maus entwickelt. Mit einem solchen Modell sollte im Sinne einer Allo- und Autotransplantation der gegenseitige Einfluss von Sehne und System untersucht werden. Da ein solches Modell bis dato nicht beschrieben ist, musste ein solches zunächst etabliert werden. Dabei zeigte sich, dass auf Grund des nicht beherrschbaren Muskelzuges des m. Quadriceps eine einfache Transplantation ohne jegliche mechanische Augmentation zu einem Versagen des Kniegelenkapparates führt. Um ein valides Transplantationsmodell zu schaffen, wurde in Anlehnung an orthopädische Techniken aus der Humanchirurgie eine Cerclagentechnik etabliert und validiert, um eine biomechanisch stabile Situation für das Patellasehnengrafting im Mausmodell zu schaffen. Hierbei zeigte sich, dass eine bone-to-bone Cerclage, also sowohl eine transtibiale als auch eine transpatellare ossäre Bohrtunnelcerclagenanlage essentiell ist, um ein ausreichend stabiles Konstrukt für die Überbrückung der Quadricepskraft zu erzeugen. Dieses erstmals validierte Modell kann in Zukunft für Mauspatellartransplantationen genutzt werden. In der eigentlichen Transplantationsstudie wurden Patellasehnen mit einem zentralen Stanzdefekt (Heilungsmerkmal) der „Superheiler-Mäuse“ (MRL/MpJ) in „Normalheiler-Mäuse“ (C57BL/6J) als Allografts transplantiert und vice-versa. Als Kontrollgruppen dienten entsprechende Autograftgruppen. Die endgültige Auswertung ist zum Zeitpunkt des Stipendiumablaufs noch nicht vollständig aufgearbeitet und wird bis Ende 2019 fertiggestellt. In der vorläufigen histologischen Aufarbeitung zeigte sich ein tendenziell verbessertes Alignement der MRL/MpJ-Sehnen unabhängig vom Empfänger-Tier, was für eine primär intrinsische Einwirkung auf die verbesserste Sehnenheilung der MRL/MpJ-Mäuse spricht. Die noch ausstehenden Ergebnisse der Biomechanik, der endgültigen Immunhistologie sehnenrelevanter Proteine sowie das Zusammenspiel serologischer Entzündungsmarker und relevanter Wachstumsfaktoren werden weitere Einsichten in Bezug auf die Einflussfaktoren der Sehnenheilung erlauben. In Zusammenschau wird durch das Verständnis der Rolle einzelner Schlüsselproteine, die im Kontext des hier erforschten systemischen oder intrinsischen Einflusses in der MRL/MpJ-Maus eruiert werden, ein besseres Verständnis der verbesserten Sehnenheilung erwartet, was potentiell zur Entwicklung von Therapiekonzepten genutzt werden kann.
Publications
- Achilles tendon elastic properties remain decreased in long term after rupture. Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. Off. J. ESSKA 26, 2080–2087 (2018)
Frankewycz, B., Penz, A., Weber, J., da Silva, NP., Freimoser, F., Bell, R., Nerlich, M., Jung, EM., Docheva, D., Pfeifer, CG.
(See online at https://doi.org/10.1007/s00167-017-4791-4) - Influence of Systemic and Intrinsic Contributors on Tendon Healing Assessed in a Novel Murine Patellar Tendon Transplant Model. ORS Annual Meeting 2019, Austin, TX
Frankewycz, B., Bell, R., Chatterjee, M., Feuer, G., Nambiar, P., Buccino, A., Cimino, D. Shimizu, M., Hayashi, K., Andarawis-Puri, N.
