Stimulierung degenerativer Veränderungen der Bandscheibe durch axiale Belastung

Zusammenfassung

Die Degeneration der Zwischenwirbelscheibe ist eine häufige Erkrankung des Erwachsenen, insbesondere des älteren Menschen. Eine kausale Therapie ist bis jetzt nicht bekannt, aber neue Entwicklungen, vor allem im Bereich des Tissue Engineering, zeigen Ansätze zu spezifischeren Behandlungen. Ziel dieser Studie war es, ein Tiermodell zu entwickeln, in dem eine belastungsabhängige Bandscheibendegeneration stimuliert werden kann. Die Versuche wurden am New-Zealand-Kaninchen durchgeführt, da die Kaninchenbandscheibenmorphologie große Ähnlichkeit zur menschlichen Bandscheibe aufweist. Die Degeneration wurde durch eine axiale Belastung der Bandscheibe L4 - L5 durch einen externen Fixateur erzeugt. Nach dem Ende der jeweiligen Belastungsdauer wurden die Tiere getötet und die Bandscheiben für die radiologischen, histologischen, zellbiologischen und biomechanischen Untersuchungen entnommen. Radiologisch zeigten alle belasteten Tiere eine signifikante Höhenminderung. Histologisch wiesen die vier Wochen belasteten Tieren deutliche degenerative Veränderungen auf, die der menschlichen Bandscheibendegeneration ähneln. Eine signifikant höhere Zahl an toten Zellen konnte im Anulus bei vierzehntägiger und achtundzwanzigtägiger Belastung gefunden werden. Bei der biomechanischen Untersuchung auf Bruchlast und Steifigkeit konnte kein signifikanter Unterschied zwischen unbelasteten und 28 Tage belasteten Bandscheiben festgestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass sich an unserem Tiermodell durch längere axiale Belastung eine Degeneration eines Bandscheibensegments auslösen lässt. Weiterhin scheint eine Selbstregeneration der Bandscheibe ab einer bestimmten Belastungsdauer nicht stattzufinden.

Abstract

Degeneration of the intervertebral disc is a common disease in the adults, especially at advanced age. A causal therapy is not known, but the progress in new therapeutic strategies, for example in tissue engineering, shows new possibilities. The goal of our study was to develop a new animal model that stimulates a load induced degeneration of the disc. We used the New Zealand rabbit, because morphology is similar to the human intervertebral disc. The degeneration was induced by axial compression of the disc L4 - L5 with an external fixateur. After different loading intervals, the animals were sacrified and the discs examined by radiology, histology, apoptosis and biomechanical testing. Radiography showed a significant decrease of the disc thickness in all loaded groups. Morphologically the intervertebral discs of loaded rabbits showed degenerative changes which were comparable to those in humans. A significantly increased number of dead cells in the annulus occurred after 14 and 28 days loading compared to the controls. The bending stress measured as the load to failure was not significantly different between the unloaded discs and the 28 days loaded discs. The results show that our animal modell can create degeneration. Four weeks compression leads to significant degeneration. Degeneration of the discs persisted in animals that were allowed a recovery time of 28 days after 28 days of loading.

Schlüsselwörter

Bandscheibendegeneration - Tiermodell - Histologie - Radiologie - Apoptose

Key words

Degeneration of the intervertebral disc - animal model - radiology - histology - apoptosis

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