Neue Hoffnung für Knochenbruchheilungsstörungen

 

Frakturen, die nicht heilen führen oft zu einer langfristigen Behinderung. Neue, zellbasierte Therapien könnten dies ändern.

Vielen Menschen ist es schon einmal passiert. Eine kleine Unaufmerksamkeit, eine Eisplatte im Winter oder ein Unfall - und man plagt sich mit einem Knochenbruch und seinen Folgen. Hat man Glück und der Bruch ist nicht kompliziert, sind zwar die Schmerzen äußerst unangenehm und langwierig, doch die Heilung verläuft problemlos. In 5-10% aller Fälle ist das leider nicht der Fall. Die Bruchstelle heilt nicht, ist nicht belastbar und die Schmerzen hören nicht auf. Dann muss erneut operiert werden. Misslingt dies, kann eine dauernde Behinderung die Folge sein. So gibt es z.B. in den USA ca. 8 Millionen Knochenbrüche jährlich und etwa 400.000 davon verheilen nicht. Obwohl die Ursachen für die Heilungsstörung vielfältig sind, waren die Therapiemöglichkeiten bislang aufwändig und in einigen Fällen auch begrenzt erfolgreich. Derzeit wird jedoch in diesem Bereich viel geforscht. Und es gibt gute Aussichten, dass neue, regenerative Therapien ohne zusätzliche Operationen oder Knochentransplantationen auskommen werden.

 

Was passiert genau, wenn der Knochen nicht heilt

 

Die Wundheilung im Knochen funktioniert normalerweise über knochenbildende Zellen, den Osteoblasten. Diese wandern in den Spalt der Fraktur ein und überbrücken diesen. Das funktioniert besonders gut nach operativ versorgten Brüchen, wenn die Knochenteile in der richtigen Position sind und stabil gegeneinandergedrückt werden.

Wenn die Bruchstelle nicht stabil ist, gibt es noch einen zweiten Weg, über den die Fraktur heilen kann. Hier bildet sich zwischen den Bruchenden zunächst ein Bluterguss, ein sogenanntes Hämatom. Der Knochenbruch selbst wird durch Bindegewebe umwachsen und verbunden. In diesem Stadium spricht man von Kallusbildung. Der weiche Kallus wird über die Zeit hinweg zu einem Knochen umgebaut. Dieser Knochen ist am Ende vollständig regeneriert, es bleibt also keine Narbe, wie bei anderen Geweben. Die Dauer dieses Prozesses hängt von der Stelle des Körpers und dem betroffenen Knochen ab. Bei Hand- oder Armknochen dauert das zwischen vier bis sechs Wochen, während Knochen am Bein meist ca. drei Monate zur Heilung benötigen.

Diese Vorgänge funktionieren bei einer Knochenbruchheilungsstörung nicht richtig. Findet man innerhalb des Zeitraums, die der betroffene Knochen normalerweise zur Heilung benötigt, kein Anzeichen der Heilung, spricht man von einer Heilungsstörung. Dauert dieser Zustand länger als sechs Monate, ist es aus medizinischer Sicht eine Pseudoarthrose

 

Wie äußert sich eine Knochenbruchheilungsstörung?

 

Das wichtigste Symptom sind Schmerzen im Bereich des Bruches. Durch die Bewegung der Knochenfragmente gegeneinander entstehen nicht nur Schmerzen sondern manchmal sogar hörbare Geräusche. Das nennt man Krepitationen. Zudem fühlen betroffene Patienten oft eine Instabilität im Bereich des Knochens. 

Mit Hilfe einer Röntgenuntersuchung kann eine sichere Diagnose gestellt werden, ob es sich tatsächlich um eine Knochenbruchheilungsstörung handelt. Auf dem Röntgenbild ist dann ein Spalt oder eine krankhafte Veränderung des Bruchsaumes um die Fraktur zu sehen

 

Wie wird eine Knochenbruchheilungsstörung bislang behandelt?

 

Damit die Wunde im Knochen doch noch heilen kann, wird bei einer Behandlung versucht, nachträglich noch optimale Voraussetzungen zu schaffen. Dies geht meist nur noch mittels einer Operation. Zunächst muss das Gewebe aus dem Frakturspalt, das abgestorben oder infiziert ist, entfernt werden,. Danach werden die Fragmente mithilfe von geeignetem Material verbunden. Dieses sogenannte Osteosynthese-Material sind meist Platten, Schrauben oder Nägel. Dabei muss oft auch Knochengewebe transplantiert werden, um die Heilung zu ermöglichen. Heute weiß man, dass dieses Transplantat nicht nur die Neubildung des Knochens selbst fördert, sondern auch die Bildung neuer Gefäße, die den Knochen und den Wachstumsprozess versorgen.

 

Risikofaktoren für Knochenbruchheilungsstörungen

 

Das Risiko, dass der Knochen nach einem Bruch nicht gut heilt hat viele Ursachen. Ausschlaggebend ist nicht nur die Schwere des Bruches. Auch Diabetes, Rauchen, die Einnahme von entzündungshemmenden Medikamenten (Aspirin, Ibuprofen, etc.), Medikamenten zur Hemmung der Blutgerinnung (Antikoagulantien) oder Opioiden, sowie schlechte Ernährung und Osteoporose sind Faktoren, die sich negativ auf eine Knochenheilung auswirken. Einige dieser Risikofaktoren interagieren direkt mit der Fähigkeit des Körpers neue Blutgefäße zu bilden, die sogenannte Vaskulogenese. Ohne Vaskulogenese kann der Körper nicht die molekularen Wachstumsfaktoren und die spezialisierten Zellen bereitstellen, die für die Neubildung von Knochen zur Schließung des Spaltes erforderlich sind.

 

Neue Forschungsansätze sind vielversprechend

 

Bei diesen winzig kleinen Baustoffen, die auf molekularer Ebene nötig sind, um die Fraktur gut heilen zu lassen, setzt das neueste Forschungsbemühen an. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das Protein CD34. Zellen die in der Lage sind CD34 zu bilden, sind zumeist folgende sehr potente Zellgruppen:

 

-       Stammzellen des Endothels, das sind Zellen die die Innenwände von Blutgefäßen auskleiden

-       hämatopoetische Stammzellen, also Blutstammzellen

 

Dass die Ausbildung neuer Gefäße bei der Knochenheilung eine zentrale Rolle spielt, hat einige Forscher schließlich auf den neuen Therapie-Ansatz gebracht. So könnte CD34 die Heilungschancen bei Knochenbruchheilungsstörungen beschleunigen. 

Im Jahr 2014 wurde in Japan eine Studie veröffentlicht, bei der Patienten mit CD34- produzierenden, eigenen Blutzellen behandelt wurden. Diese zeigte bereits, dass die Prozedur sehr gut vertragen wurde. Die Knochenfrakturen aller Patienten die die Therapie erhalten hatten, waren am Ende verheilt. Leider war die Studie zu klein angelegt, um statistisch einwandfrei die Wirkung belegen zu können. Seit 2015 läuft eine größere dreijährige Studie an mehreren Instituten. Sie untersucht die Effekte von CD34 genauer und soll zeigen, ob regenerative Medizin gebrochene Knochen heilen kann. Das Ergebnis soll 2018 veröffentlicht werden.

 

Ausblick der regenerativen Therapien

 

Die regenerative Medizin ist ein relativ neues Feld in der biomedizinischen Forschung. Hierunter versteht man die Heilung verschiedener Erkrankungen durch die Wiederherstellung funktionsgestörter Gewebe oder Organe. Das erreicht man sowohl durch einen biologischen Ersatz, zum Beispiel mit Hilfe gezüchteter Gewebe aber auch durch die Anregung körpereigener Regenerations- und Reparaturprozesse.

Ob nun das Protein CD34 der Durchbruch in der Behandlung von Knochenbruchheilungsstörungen sein wird oder nicht, so sind doch neue Therapieansätze dringend erforderlich.

Ca. 9 Millionen Frakturen jährlich weltweit sind altersbezogen. Vor allem Frauen sind hier diejenigen, die am meisten betroffen sind. Dies liegt vor allem daran, dass die Knochendichte bei ihnen durch die Menopause stark abnimmt. Das Risiko an einer Knochenfraktur zu erkranken steigt bei Frauen ab 55 Jahren ständig. Da die Überalterung der westlichen Gesellschaften ständig fortschreitet und dies zu einer ständigen Zunahme der komplizierten Frakturen führt, gibt es einen großen Bedarf an geeigneten Therapien. Zumal Faktoren wie Diabetes Typ II, die Heilungsstörungen begünstigen, ebenfalls ständig zunehmen. Regenerative Therapien werden hier zukünftig eine große Rolle spielen.

 

 

Quellen:

Translational Research Informatics Center (TRI) and the Department of Orthopaedic Surgery, Kobe University Graduate School of Medicine. 

 

https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7677_supp_out/full/550S194a.html