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Fragestellung: Ein möglicher therapeutischer Ansatz zur Verbesserung der Frakturheilung stellt die gezielte Applikation mechanischer Stimuli während der Frakturheilungszeit dar, z. B. die sog. low-magnitude high-frequency vibration (LMHFV; Rubin et al. 2004). LMHFV wirkt im intakten und osteoporotischen Knochen anabol (Slatkovska et al. 2010), wohingegen die vier bis jetzt durchgeführten präklinischen Frakturheilungsstudien widersprüchliche Ergebnisse ergaben (Leung et al. 2009; Stuermer et al. 2010). Zudem wurden diese Studien bisher nur in einer Tierspezies (Ratte) durchgeführt. Ziel dieser Studie war es daher den Einfluss von zwei unterschiedlichen LMHFV-Protokollen auf die Frakturheilung bei C57BL/6 Mäusen zu untersuchen.

Methodik: Weibliche C57BL/6NCrl Mäuse (n=30) erhielten mit 12 Wochen eine Osteotomie des rechten Femurs, die mit einem Fixateur externe stabilisiert wurde. Ab dem 3. postoperativen Tag erhielten die Tiere eine mechanische Interventionstherapie (20 min/d; 5d/Woche), wozu sie auf Vibrationsplattformen gesetzt wurden (Versuchsgruppe 1: f=35 Hz, a peak-to-peak=0,3 g; Versuchsgruppe 2: f=45 Hz, a peak-to-peak=0,3 g; je n=8) bzw. sich für den gleichen Zeitraum auf der ausgeschalteten Plattform befanden (Kontrollgruppe: n=14). Sowohl präoperativ als auch an d4, d11 und d18 wurde die Aktivität der Tiere (Schrittzahl während 12 h) und die Bodenreaktionskraft des frakturierten Femurs ermittelt. Nach 21 Tagen wurden die Tiere getötet und die Femora biomechanisch und mikro-computertomographisch analysiert. Statistik: Shapiro-Wilk-Normality-Test, Student T-Test, Signifikanzniveau p<0,05.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Aktivitätsmessungen und Ganganalysen ergaben zu allen postoperativen Zeitpunkten eine Bewegung bzw. Belastung der frakturierten Gliedmaße von mindestens 70 % bezogen auf die präoperativen Werte. Bezüglich der Aktivität wurden keine Unterschiede zwischen den Gruppen detektiert. Demgegenüber war die Bodenreaktionskraft der frakturierten Gliedmaße bei Versuchsgruppe 2 (45 Hz) in der frühen postoperativen Phase signifikant erniedrigt im Vergleich zu Versuchsgruppe 1 (35 Hz) und der Kontrollgruppe. Nach 21-tägiger Heilungszeit zeigte Versuchsgruppe 2 eine deutliche Frakturheilungsverzögerung. Die Biegesteifigkeit der frakturierten Femora war signifikant um 42 % bzw. 34 % verringert im Vergleich zu Versuchsgruppe 1 und der Kontrollgruppe. Die µCT-Auswertung ergab zudem bei Versuchsgruppe 2 ein signifikant um 44 % bzw. 37 % verringertes BV/TV im Frakturspalt.

Bei 12 Wochen alten C57BL/6N Mäusen konnten wir keine signifikante Frakturheilungsverbesserung bei Anwendung von LMHFV (f=35 Hz; a=0,3 g) beobachten. Eine Frequenzerhöhung von 10 Hz führte sogar zu einer signifikant verschlechterten Frakturheilung. Da bei den hier eingesetzten jungen Tieren von einer optimalen Knochenheilung auszugehen ist, müssen weitere Studien klären, ob bestimmte genau eingestellte LMHFV-Protokolle der altersbedingten und bei Osteoporose vorliegenden Frakturheilungsverzögerung entgegen wirken können.