Experimentelle Forschung

Die experimentelle Forschung ist ein wichtiger Bestandteil der Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie und teilt sich vorrangig in die Arbeitsgruppe Frakturheilung und in die Molekular und Zellbiologische Forschung.

Hauptfokus der Arbeitsgruppe Frakturheilung der Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie und des Instituts für Klinisch-Experimentelle Chirurgie ist die Analyse der pathophysiologischen Grundlagen der Frakturheilungsprozesse und die Entwicklung verschiedener Therapieansätze zur Verbesserung der gestörten Frakturheilung. Primär wurden verschiedene Fraktur- und Knochendefektmodelle an der Maus entwickelt sowie erstmals biomechanische Parameter verschiedener Osteosynthesetechniken für die Maus analysiert und quantifiziert, so dass nun standardisierte Untersuchungen am Mausmodell durchgeführt werden können.

Zur Analyse der Frakturheilung wurden zahlreiche Untersuchungsmethoden etabliert, welche in aktuell laufenden Studien standardmäßig durchgeführt werden. Am Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie steht ein voll ausgestattetes Labor für biomechanische, histologische, immunhistologische, proteinbiochemische sowie radiologische Untersuchungen zur Verfügung. Mittlerweile konnte neben einem in-vitro micro-CT und einem Kleintier-MRT durch ein DFG-gefördertes Projekt ein in-vivo micro-CT angeschafft werden. Dieses Gerät erlaubt wiederholte Untersuchungen am lebenden Tier und verspricht damit tiefere Einblicke in die dynamischen Prozesse der Frakturheilung (siehe unten).

Aufgrund der steigenden Altersstruktur und veränderten Lebensweise der westlichen Bevölkerung mit mangelnder Bewegung und kalorienreicher Ernährung ist ein drastischer Anstieg der sogenannten „Volkskrankheiten“ zu verzeichnen. Vor allem das Alter ist nicht nur mit einem deutlichen Knochenverlust (Osteoporose) und einem erhöhten Frakturrisiko verbunden, sondern beeinträchtigt auch die Phasen der Knochenheilung, so dass die Regenerationsfähigkeit deutlich abnimmt. Die Folge ist eine verzögerte oder gar ausbleibende Heilung. Damit verbunden sind vielfache operative Eingriffe am Knochen mit einer langen Hospitalisierung der Patienten. Ein Schwerpunkt unserer Arbeitsgruppe ist deshalb die Untersuchung der Frakturheilung im Alter sowie die Untersuchung des Frakturheilungsprozesses bei Stoffwechselerkrankungen. Interessanterweise konnten Studien bei adipösen Mäusen zeigen, dass trotz deutlich erhöhtem Fettanteil im Knochen (siehe unten) bei signifikant erhöhten Konzentrationen von Leptin im Blut weder in der biomechanischen Testung noch in den histologischen Untersuchungen signifikante Unterschiede in der Knochenheilung nachzuweisen sind. In Western Blot-Untersuchungen zeigte sich jedoch eine verminderte Expression von osteogenen Wachstumsfaktoren. Des Weiteren war das antioxidative Potential im Frakturkallus der adipösen Mäuse deutlich erniedrigt.

Die Arbeitsgruppen des Molekular- und Zellbiologischen Forschungslabors der Klinik bearbeiten unter der Leitung von Prof. (apl.) Dr. rer. nat. Martin Oberringer und PD Dr. rer. nat. Wolfgang Metzger unterschiedliche Fragen, die sich vor dem Hintergrund der physiologischen und pathologischen Regeneration des Menschen stellen.

Die derzeitigen Forschungsschwerpunkte umfassen verschiedene Modelle zur Gewebeheilung und zur Interaktion von Zellen mit artifiziellen Oberflächen. Großen Raum nimmt seit einigen Jahren auch die Forschung an 3D-Zellkulturen (Sphäroide) ein, die aktuell auch durch die DFG gefördert wird

Durch die breite inhaltliche und methodische Aufstellung der experimentellen Ansätze gelingt es, Bereiche abzudecken, die einerseits zentral für die Analytik von Heilungsstörungen der Weichgewebe- und Knochenheilung sind und mit denen andererseits neue therapeutische Ansätze -in Kombination mit Methoden des Tissue Engineering- entwickelt und überprüft werden können.

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Lehrstuhl für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie