Das Zusammenspiel mononukleärer und osteoblastärer Zellen während der Frakturheilung bei Typ 2 Diabetikern

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Sabrina Ehnert
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388929558

Mit ca. 230 Millionen betroffenen Patienten und stetig steigender Prävalenz ist der Diabetes mellitus eine der häufigsten Stoffwechselkrankheiten weltweit. Neben den klassischen Diabetesfolgeerkrankungen (Niereninsuffizienz, Erblindung, Polyneuropathien, etc.) beschäftigen uns zunehmend die Knochenveränderungen bei Diabetikern. Interessanterweise verhält sich der strukturelle Aufbau des Knochens jedoch nicht bei allen Diabetikern gleich. Während bei Typ 1 Diabetikern meist eine Osteoporose festgestellt wird, sind die Verhältnisse bei Typ 2 Diabetikern (T2DM) viel komplexer: es wird zwar mehr Knochensubstanz gebildet, aber deren Qualität ist mangelhaft. Verbunden mit einer erhöhten Sturzneigung ist das Frakturrisiko bei Diabetikern zwischen 6- und 12-fach erhöht.Im Falle einer Fraktur stellt deren osteosynthetische Versorgung (Fixierung der Fraktur und Handhabung der Weichteile) eine große chirurgische Herausforderung dar. Die postoperative Mobilisierung der Patienten gestaltet sich schwierig und oftmals zeigt sich ein prolongierter und komplikationsreicher Heilungsverlauf. Für die Patienten führt die schlechte Rekonvaleszenz zu Einschränkungen in der Lebensqualität und Selbstständigkeit.Zur Verbesserung der Knochenqualität (Reduzierung des Frakturrisikos) sowie der Versorgung von Frakturen bei T2DM bedarf es dem grundlegenden Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen. Bei der normgerechten Frakturheilung wird sofort nach Trauma der Frakturspalt mit Blut aufgefüllt und es entsteht ein Hämatom. In der folgenden inflammatorischen Phase phagozytieren und lysieren die infiltrierenden Immunzellen das Blutkoagel. Dabei sezernieren sie Zytokine und Wachstumsfaktoren, welche die folgende Infiltration, Proliferation und Differenzierung der Knochenzellen steuern. Deshalb ist der Einfluss der systemischen, im Blut zirkulierenden Faktoren auf die an der Frakturheilung beteiligten Zellen von besonderem Interesse. In unseren Vorarbeiten konnten wir ein Zytokinprofil von T2DM Patientenseren erstellen. Im Vergleich zu gesunden Kontrollen sind die Serumspiegel von CCL und CXCL Chemokinen bei T2DM Patienten stark reduziert. Die Expression dieser Chemokine wird durch Hypoxie, wie sie im Falle einer Fraktur vorherrscht, angeregt. Die Chemokine fungieren dann als Lockstoff und Aktivator für Immunzellen. Da diese Zellen den größten zellulären Anteil des frühen Fakturhämatoms darstellen haben sie einen maßgeblichen Einfluss auf die folgende Frakturheilung. Deshalb ist es nicht abzusehen welchen Einfluss die verminderte Expression dieser Chemokine auf die Frakturheilung bei T2DM Patienten hat.Unsere Vorarbeiten legen jedoch nahe, dass bei T2DM Patienten durch die verminderte Expression von Chemokinen weniger Immunzellen in das Frakturhämatom infiltrieren, dort weniger Zytokine sezernieren, wodurch die Frakturheilungsprozesse gestört werden. Dies zu beweisen und die zugrunde liegenden Mechanismen genauer darzulegen, ist Schwerpunkt dieses Antrags.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen