Überblick über die VKB-Ligamentisierung – PMS-Basics

Einleitung

Als körpereigenes Transplantat stehen für eine Kreuzbandrekonstruktion klassischerweise die Semitendinosussehne (mit oder ohne Gracilissehne), ein zentraler Patellarsehnenstreifen mit Knochenblöcken oder ein zentraler Quadrizepssehnenstreifen mit und ohne Knochenblock zur Verfügung.1

 Der Umbau eines solchen intraartikulären Sehnentransplantats in eine kreuzbandähnliche Struktur ist als Ligamentisierung bekannt und wird in 3 Hauptphasen beschrieben.2,3,35

3 Phasen der Ligamentisierung nach

3 Phasen der Ligamentisierung nach VKB-Rekonstruktion beim Menschen

  1. Frühe Heilungsphase
  2. Proliferationsphase
  3. Reifephase

1. Frühe Heilungsphase

Die frühe zelluläre Reaktion nach der chirurgischen Implantation eines Sehnentransplantats umfasst die Ansammlung von Entzündungszellen im Einbaugebiet. Kurz nach der Implantation des Transplantats werden Neutrophile und ED1þ-Makrophagen4 an der Peripherie des implantierten Transplantats rekrutiert und verschiedene Zytokine, wie Interleukin-6 (IL-6), Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-a) und transformierender Wachstumsfaktor-beta (TGF-b) freigesetzt.5

Zudem kann man beobachtet, dass die von den Zellen abgesonderte Matrix-Metalloproteinase-1,13 (MMP-1,13) nach einer VKB-Rekonstruktion ansteigt,6 wodurch das Kollagen abgebaut und die Neubesiedlung der Zellen durch In?ltration unterstützt wird.

Gleichzeitig sind sich die Forscher einig, dass das Sehnentransplantat hauptsächlich in seinem zentralen Teil eine avaskuläre Nekrose erfährt.8

Im Zusammenhang mit diesen nekrotischen Prozessen werden verschiedene Zytokine freigesetzt, die eine Kaskade von Wachstumsfaktoren in Gang setzen, die die verschiedenen nachfolgenden Schritte steuern.4,7 Anders als der Bohrkanal (innerer Tunnelanteil) ist die intraartikuläre Substanz der Synovialflüssigkeit ausgesetzt, die viele katalytische Enzyme, Zytokine und Wachstumsfaktorinhibitoren enthält, was die Heilungsmechanismen beeinträchtigen kann.8

 Diese Unterschiede können ausgedehnte Nekrosen, Kollagenstörungen (Desintegration, Fragmentierung, Desorganisation) und myxoide (schleimähnliche) Degenerationen im intraartikulären Anteil in der frühen Heilungsphase verursachen, was zu einem schlechten Heilungsergebnis führen kann, wenn der nachfolgende Heilungsprozess nicht optimal verläuft.

Daher sollte aus Sicht einiger Autoren auch die Gabe von nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAR) und insb. von COX-2 Hemmern direkt nach der OP zurückhaltend erfolgen.9

2. Proliferationsphase

Da das VKB-Transplantat nach der Implantation eine Nekrose erleidet, ist eine angemessene Revaskularisierung von entscheidender Bedeutung für die erfolgreiche Einheilung des Transplantats. Nur so ist eine zelluläre Neubesiedlung und ein anschließender Matrixumbau möglich.

Eine unzureichende Revaskularisierung führt zu einem Mangel an verfügbarem Sauerstoff für die Zellen und behindert somit die Zellrepopulation.23 Wissenschaftler betonen die Bedeutung der Blutversorgung und der Revaskularisierung des Autotransplantats für die Aufrechterhaltung seiner Lebensfähigkeit.24,25 Das Einwachsen von Gefäßen beginnt bereits nach drei Wochen und durchdringt sogar den zentralen Teil des Transplantats. Man nimmt an, dass sich neue Blutgefäße unter anderem aus der Synovialmembran und dem infrapatellaren Fettkörper entwickeln können.2 

Die Expression des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) geht dabei mit dem Grad der Gefäßdichte einher. Die beobachtete VEGF-Produktion in vivo könnte dabei durch die vorangegangenen entzündlichen Reaktionen im Sehnentransplantat induziert sein.

Ersatzzellen stammen nicht aus dem Transplantat selbst. Durch das Bohrmanöver werden Stammzellen für Osteoblasten aus dem Knochenmark in den Bohrkanälen freigesetzt; man geht davon aus, dass einige dieser Zellen in den intraartikulären Raum gelangen und zur Zellularität des Transplantats beitragen. Abgesiedelte Fibroblasten aus den verbliebenen Stümpfen des VKBs können in der Synovialflüssigkeit überleben und die extrazellulären biochemischen Produkte des VKBs produzieren. Praktisch könnte das Konsequenzen dahingehend haben, dass es sinnvoll sein kann, diese Gewebe, auch die Kreuzbandstümpfe, intraoperativ zu erhalten. 11

 Unterdessen könnten pluripotente mesenchymale Zellen aus dem Gelenkknorpel, die in der Lage sind, in synovialer Flüssigkeit zu überleben, ?broblastische Eigenschaften entwickeln,. Diese aus dem Bereich der Synovialmembran stammenden fibrobalstenähnlichen Zellen (Zellen vom Typ B) sind an das Überleben in der Synovialflüssigkeit angepasst und während der gesamten postoperativen Phase im Gelenk vorhanden. Das scheint darauf hinzudeuten, dass diese Fibroblasten die wahrscheinlichsten Kandidaten für die Quelle der Ersatzzellen sind, die das Autotransplantat besiedeln.24 Diese Zellen sind zunächst an der Peripherie des Transplantats zu sehen, wandern dann in lockerere Bereiche der Matrix, wo sie proliferieren und schließlich die vakante Gewebematrix neu besiedeln.12 

3. Reifephase

Veränderungen an der Wand des Bohrkanals ähneln dem Prozess der enchondralen Ossifikation, wobei die Umgebung des Knochentunnels der einer Fraktur gleicht.

Morphogenetische Knochenproteine (BMP-2, BMP-7) sind speziell am Knochenumbau beteiligt, der zur knöchernen Integration führt.26

Das Einwachsen des Knochens spielt eine wichtige Rolle für die Einheilung des Transplantats, da diese Phase mit einer verbesserten Belastbarkeit einhergeht.

 Basic ?broblast growth factor (bFGF) wird an den Rändern der Sehne exprimiert und signalisiert die Migration von spindelförmigen Fibroblasten aus dem Knochentunnel in das Transplantat, die dann Kollagen vom Typ III produzieren.

Während dieses Prozesses steigen der Gesamtkollagengehalt und das Verhältnis von nicht reduzierbarer („reifer“) zu reduzierbarer Quervernetzung des Kollagens.

Die Kollagen?brillen im rekonstruierten Band sind anders organisiert als die des nativen VKBs, mit einem unimodalen Kollagen?brillen-Pro?le mit kleinerem Durchmesser.

Der Remodelling-Prozess führt nie zu einer exakten Reproduktion der ursprünglichen Bandorganisation.13  Weiler et al.14 zeigten, dass biologische Interferenzschrauben zur Entwicklung einer direkten Art der Bandinsertion führt. Somit kann der Sehnen-Knochen Einbauprozess durch die Verwendung von biologischen Interferenzschrauben verbessert werden.

VKB-Stärke im zeitlichen Verlauf

Der exakte Verlauf der VKB-Stärke über den Ligamentisierungsprozess ist beim Menschen nicht in Gänze geklärt und wohl abhängig vom Transplantattyp.34  In der Bildgebung zeigt sich eine histologische Angleichung an ein ursprüngliches VKB nach etwa 2 Jahren, 16,17  wobei der Umbauprozess histologisch für 9 Jahre oder länger anhalten kann.33  Zudem legen Tierstudien nahe, dass auch längerfristig nur eine max. Zugkraft von 50%-60% der eines natürlichen Kreuzbandes erreicht wird.18  Ein Tiefpunkt der Belastbarkeit scheint nach ca. 6-8 Wochen oder später erreicht zu sein,18,32 wobei die Situation beim Menschen letztlich nicht geklärt ist.

VKB-Stärke im zeitlichen Verlauf

Wie hoch die optimale Belastung eines Transplantats aussieht,  ist unbekannt:

Sie muss sicher hoch genug sein, um die Transplantatzellen zur Produktion von zellulären und extrazellulären Komponenten anzuregen,20 ohne jedoch die Integrität des Transplantats zu beeinträchtigen, was zu einer frühzeitigen  Überdehnung der VKB-Rekonstruktion führen könnte.21

 Ergebnisse aus tierexperimentellen Studie lassen sich nicht einfach auf den Menschen übertragen. Die Remodellierungsaktivität menschlicher VKB-Transplantate scheint reduziert zu sein. (Geringere Nekrose, Beibehaltung einer tendinösen Struktur mit normalem Kollagengehalt und Kräuselung).18

Die veränderte Belastbarkeit des Transplantats im Ligamentisierungsprozess wird als ein Grund für die Empfehlung gesehen, erst recht spät nach einer VKB-Rekonstruktion , z.B. nach 9 30,31 oder gar 24 Monaten17 wieder an Sportarten mit hohem (Wieder-) Verletzungsrisiko teilzunehmen.  

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