Kontrollierte Distraktion als therapeutische Option bei mittelgradiger Bandscheibendegeneration - Eine In-vivo-Studie am Kaninchen-Wirbelsäulenmodell

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser Studie war es, die Wirkung einer temporären Distraktion auf ein degeneriertes Bandscheibensegment der Wirbelsäule in Hinblick auf Regenerationsphänomene zu untersuchen. Methode: 32 Kaninchen wurden randomisiert einer von fünf Gruppen zugeordnet. Bei 6 Tieren wurde das Bandscheibensegment L4/5 einer monosegmentalen axialen Kompression mit definierter Last unterzogen (G2). In Gruppe G1 wurde nach 28-tägiger monosegmentaler Kompression eine monosegmentale Distraktion für 28 Tage durchgeführt. Sechs Tiere erhielten eine alleinige 28-tägige Distraktion (G5) und 6 Tiere wurden 28 Tage komprimiert und 28 weitere Tage nicht behandelt (G3). Als Kontrollen dienten sham-behandelte Tiere mit angelegtem Apparat ohne axiale Belastung (G4). Nach 28 bzw. 56 Tagen wurden die Lendenwirbelsäulen entnommen, geröntgt und histologische Schnitte der behandelten Bandscheiben angefertigt. Die Bandscheibenhöhen wurden anhand der Röntgenbilder vermessen und die histologische Auswertung erfolgte gemäß eines Degenerationsscores. Weiterhin wurden die histologischen Schnitte auf Apoptose untersucht. Ergebnisse: Nach alleiniger Belastung (G2) zeigte sich eine signifikante radiologische Höhenminderung des behandelten Bandscheibensegmentes. Histologisch trat ein Verlust der Organisation des Anulus fibrosus auf. Die Anzahl apoptotischer Zellen im Anulus und in den angrenzenden Endplatten war signifikant erhöht. Diese Veränderungen waren reversibel nach nachfolgender Distraktion der Bandscheibe (G1). Neben einer physiologischen Bandscheibenhöhe zeigte die Histologie Regenerationsphänomene in der distrahierten Bandscheibe. Die Apoptoserate war verglichen zur Kompressionsgruppe signifikant verringert. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass durch temporäre axiale Distraktion ein Regenerationspotenzial der mittelgradig degenerierten Kaninchenbandscheibe hervorgerufen werden kann. Nach Distraktion der vorgeschädigen Bandscheibe konnten auf histologischer und zellulärer Ebene Anzeichen einer Geweberegeneration nachgewiesen werden.

Abstract

Aim: The aim of this study was to investigate the effects of temporary distraction on a degenerated intervertebral disc to characterize regenerative changes associated with disc distraction. Method: New Zealand white rabbits (n = 32) were used for this experimental animal study. The rabbits were randomly assigned to one of five groups. 6 animals were loaded for 28 days using a custom-made external loading device to stimulate disc degeneration (G2). In 6 animals the discs were first loaded for 28 days and after 28 days loading time the discs in six animals were treated as dynamic distraction with an external distraction device (G1). In six animals the discs were distracted for 28 days without previous loading (G5) and in six animals the discs were loaded for 28 days and afterwards the loading device was removed for 28 days for recovery without distraction (G3). Six animals were sham operated (G4) without application of axial load. After 28 to 56 days loading and distraction time, the animals were sacrificed and the lumbar spine was harvested for histological and radiographic analysis. Histology was performed according to a degeneration score and disc height was calculated radiographically. For the cell viability examination, the number of apoptotic cells was determined. Results: After 28 days of loading (G2), the discs showed a significant decrease in disc space of the treated segment. Histologically, a disorganization of the architecture of the annulus occurred. The number of dead cells increased significantly in the annulus and cartilage endplate. These changes were reversible after 28 days of distraction (G1). The disc thickness increased significantly to physiological levels as compared to the specimens from the 28 days loading group without distraction. Histologically, the discs showed signs of tissue regeneration after 28 days of distraction (G1). The number of apoptotic cells decreased significantly in comparison to the loaded discs without distraction (G2). Conclusion: The results of this study suggest that disc regeneration can be induced by axial dynamic distraction in the moderately degenerated rabbit intervertebral disc. The decompressed rabbit intervertebral discs showed signs of tissue recovery at the cellular and histological levels after temporary disc distraction.

Schlüsselwörter

Tiermodell - Bandscheibendegeneration - temporäre Distraktion - Bandscheibenregeneration

Key words

animal model - disc degeneration - disc distraction - disc regeneration

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1 hierbei handelt es sich um gleichberechtigte Erstautoren