Immunohistochemical Analysis of Periprosthetic Osteolysis in Aseptic Loosening of Hip ArthroplastyS. Gravius1
, T. Mumme1
, K. S. Delank2
, A. Eckardt3
, U. Maus1
, S. Andereya1
, T. Hansen4
Einleitung: Die häufigste Komplikation des künstlichen Gelenkersatzes ist die aseptische Implantat-Lockerung. Durch Ausbildung eines periprothetischen Granulationsgewebes kommt es zur Degradation der Knochenmatrix mit konsekutiver Osteolyse des knöchernen Implantatlagers. Ungeklärt ist, ob sich im periprothetischen Granulationsgewebe im Zuge der Knocheninvasion der zelluläre Aufbau ändert. Diesbezüglich wurden die verschiedenen Zellpopulationen der implantatnahen Knochendegradationszone mit dem periprothetischen Granulationsgewebe verglichen. Material und Methoden: Gewebeproben von 14 Patienten mit aseptisch gelockerten modularen Pfannenkomponenten zementfreier Hüftendoprothesen wurden während Revisionsoperation entnommen. Für die immunhistochemische Analyse wurden monoklonale Antikörper gegen CD 31 (Endothelzellen), CD 45 (Leukozyten) und CD 68 (mononukleäres Phagozytensystem, MPS) eingesetzt, die negative Population wurde morphologisch Fibroblasten bzw. Osteoblasten zugeordnet. Die semiquantitative Analyse erfolgte in 5 high power fields (HPF). Ergebnisse: In der Knochendegradationszone zeigten sich vorwiegend Zellen des MPS (73,6 ± 3,31 %), während deutlich weniger Fibroblasten nachweisbar waren (9,6 ± 1,67 %). Des Weiteren fand sich eine distinkte Population von Endothelzellen (7,75 ± 1,4 %) sowie lymphoplasmazellulärer Infiltrate (5,75 ± 2,35 %). Granulozytäre Zellen stellten den kleinsten Anteil an der Gesamtpopulation dar (0,7 ± 0,4 %). Innerhalb des periprothetischen Granulationsgewebes fand sich eine ähnliche Verteilung der Zellpopulationen, bei jedoch deutlich erhöhter Fibroblastenzahl (15,69 ± 2,74 %). Schlussfolgerung: Die vorliegende Studie zeigt, dass bei aseptischer Osteolyse in der Knochendegradationszone im Vergleich zum periprothetischen Granulationsgewebe kein wesentlicher Unterschied im zellulären Aufbau besteht. In beiden Arealen prädominieren Zellen mit dem Phänotyp des MPS.
2
Breusch S J, Aldinger P R, Thomsen M, Ludoschek M, Ewerbeck V.
Verankerungsprinzipien in der Hüftendoprothetik. Teil II: Pfannenkomponente.
Unfallchirurg.
2000;
103
1017-1031
4 Willert H G, Buchhorn G H. The biology of the loosening of hip implants. Jacob R, Fulford P, Horan F European Instructional Course Lectures. The British Society of Bone and Joint Surgery 1999
5
Ishiguro N, Kojima T, Ito T, Saga S, Anma H, Kurokouchi K, Iwahori Y, Iwase T, Iwata H.
Macrophage activation and migration in interface tissue around total hip arthroplasty components.
J Biomed Mat Res.
1997;
35
399-406
6
Chen F S, Scher D M, Clancy R M, Vera-Yu A, Di Cesare P E.
In vitro and in vivo activation of polymorphonuclear leukocytes in response to particulate debris.
J Biomed Mat Res.
1999;
48
904-912
7
Nakashima Y, Sun D H, Trinade M CD, Chun D E, Song Y, Goodman S B, Schurman D J, Maloney W J, Smith R L.
Induction of macrophage C-C chemokine expression by titanum alloy and bone cement particels.
J Bone Joint Surg [Br].
1999;
81
155-162
8
Goldring S R, Schiller A L, Roelke M, Rourke C M, O'Neil D A, Harris W H.
The synovial-like membrane at the bone-cement interface in loose total hip replacement and its proposed role in bone lysis.
J Bone Joint Surg [Am].
1983;
65
575-584
9
Santavirta S, Konttinen Y T, Bergroth V, Eskola A, Tallroth K, Lindholm T S.
Aggressive granulomatous lesions associated with hip arthroplasty.
J Bone Joint Surg [Am].
1990;
72
252-258
10
Jiranek W A, Machado M, Jasty M, Jevsevar D, Wolfe H J, Goldring S R, Goldberg M J, Harris W H.
Produktion of cytokines around loosened cemented acetabular components.
J Bone Joint Surg [Am].
1993;
75
863-879
11
Goodman S B, Huie P, Song Y, Schurman D, Maloney W, Woolson S, Sibley R.
Cellular profile and cytokine production at prosthetic interfaces. Study of tissues retieved from revised hip and knee replacements.
J Bone Joint Surg [Br].
1998;
80
531-539
12
Tonino A J, Therin M, Doyle C.
Hydroxyapatite-coated femoral stems. Histology and histomorphometry around five components retrieved ad post mortem.
J Bone Joint Surg [Br].
1999;
81
148-154
13
Hsu S M, Raine L, Fanger H.
Use of avidin-biotin-peroxidase complex (ABC) in immunoperoxidase techniques: a comparison between ABC and unlabeled antibody (PAP) procedures.
J Histochem Cytochem.
1981;
29
577-580
15
Tonino A J, Rahmy A IA. The International ABG Study Group .
The hydroxyapatite-ABG hip system: 5- to 7-year results from an international multicentre study.
J Arthroplasty.
2000;
15
274-282
16
Delank K S, Dress P, Menzel N, Hansen T, Duschner H, Eckardt A.
Increased polyethylene wear after cementless ABG I total hip arthroplasty.
Arch Orthop Trauma Surg.
2006;
126
509-516
17
Duffy P, Sher J L, Partington P F.
Premature wear and osteolysis in an HA-coated, uncemented total hip arthroplasty.
J Bone Joint Surg [Br].
2004;
86
34-38
19
Williams V G, Whiteside L A, White S E, McCarthy D S.
Fixation of ultrahigh-molecular-weight polyethylene liners to metal-backed acetabular cups.
J Arthroplasty.
1997;
12
25-31
20
Wilson-McDonald J, Morscher E, Masar Z.
Cementless uncoated PE acetabular components in total hip arthroplasty.
J Bone Joint Surg [Br].
1990;
72
423-430
21 Bader R, Willmann G. Einschränkung der Range of Motion durch Design, Position und Pfannenabrieb. Willmann G, Zweymüller K Bioceramics in hip joint replacement. Proceedings 5th International CeramTec Symposium, Febr. 18/19, 2000. Stuttgart, New York; Thieme 2000: 65-74
22
Athanasou N A, Quinn J, Bulstrode C JK.
Resorption of bone by inflammatory cells derived from the joint capsule of hip arthroplasties.
J Bone Joint Surg [Br].
1992;
74
57-62
24
Kadoya Y, Revell P A, Al-Saffar N, Kobayashi A, Scott G, Freeman M AR.
Bone formation and bone resorption in failed total joint arthroplasties: histomorphometric analysis with histochemical and immunohistochemical technique.
J Orthopaed Res.
1996;
14
473-482
25
Al-Saffar N, Revell P A, Kobayashi A.
Modulation of the phenotype and functional properties of phagocytic macrophages by wear particles from orthopaedic implants.
J Mater Science Mat Med.
1997;
8
641-648
26
Atkins R M, Langkamer V G, Perry M J, Elson C J, Collins C MP.
Bone-membrane interface in aseptic loosening of total joint arthroplasties.
J Arthroplasty.
1997;
12
461-464
27
Collin-Osdoby P, Rothe L, Anderson F, Nelson M, Maloney W, Osdoby P.
Receptor activator of NF-κB and osteoprotegerin expression by human microvascular endothelial cells, regulation by inflammatory cytokines, and role in human osteoclastogenesis.
J Biol Chem.
2001;
276
20659-20672
