Immunhistochemische Untersuchungen zur Differenzierung unterschiedlicher Knochenreaktionen auf Bisphosphonate in Humanpräparaten

Abstract

Die bisphosphonatinduzierte Osteonekrose des Kiefers ist ein multifaktorielles Geschehen, deren Ursache noch nicht genau geklärt ist. Neben allgemeinen Risikofaktoren die sich aus Lifestylefaktoren, Nebenerkrankungen, Alter und Geschlecht ergeben, gibt es zwei Theorien, die in der Forschung maßgeblich vertreten und untersucht werden. Bisphosphonate hemmen die Osteoklasten und bewirken ihren Zelluntergang, wodurch das Remodeling reduziert wird. Die zweite Theorie beruht auf der Beeinträchtigung der Durchblutung durch BP. Dies wirkt sich besonders im Kieferknochen aus, da dieser eine stärkere Durchblutung erfordert, als andere Knochen des Skeletts.<br /> In dieser Studie wurde mit Hilfe der Immunhistochemie die Reaktion und Verteilung von 15 verschiedenen Enzymen und Zytokinen des Knochenstoffwechsels nach Bisphosphonatbehandlung an chirurgisch entnommenen Humanpräparaten untersucht; 10 Präparate wiesen eine bisphosphonatinduzierte Nekrose auf, 10 Präparate nicht. Diese Ergebnisse wurden denen von Knochenproben gesunder Patienten gegenüber gestellt und mit der aktuellen Literatur verglichen. Ein besonderes Augenmerk war auf die Anzahl, Größe und Verteilung der Osteoklasten gerichtet, sowie auf die Vaskularisation der Präparate. Es sollte dabei der Fragestellung nachgegangen werden, ob eine Ursache der bisphosphonatinduzierten Knochennekrose histologisch feststellbar ist und inwieweit grundlegende Mechanismen des Knochenstoffwechsel gestört werden.<br /> Einige Ergebnisse waren überraschend anders, als gemeinhin in der Literatur beschrieben. Osteoblasten schienen durch die Bisphosphonattherapie kaum beeinflusst zu werden: Alkalische Phosphatase und Osteokalzin blieben unverändert, Bone morphogenic protein-2 lag leicht vermindert und Runx2 etwas erhöht gegenüber den gesunden Vergleichspräparaten vor. Die Produktion von Receptor activator of NF kappa B ligand zeigte sich leicht erhöht, die von Osteoprotegerin vermindert. Die Osteoidbildung ist bei Patienten mit einer BRONJ vermindert. Es fanden sich sehr viele Osteoklasten, die jedoch nicht alle auf die Tartratresistente saure Phosphatase-Färbung reagierten oder nur schwach. Die anderen Färbungen, Receptor activator of NF kappa B, ED1 und Cathepsin K, manifestierten sich in allen Osteoklasten. Anzeichen einer starken Resorption waren jedoch in keiner der beiden Gruppen zu erkennen, nur flache, schmale Resorptionslakunen ohne Osteoklasten konnten nachgewiesen werden. Die Osteoklasten lagen weit vom Knochen entfernt. Daraus entstand die Theorie, dass Osteoklasten in den untersuchten Präparaten durch Resorption Bisphosphonate aufgenommen haben könnten, danach funktionsunfähig wurden und weit vom Knochen entfernt liegen blieben. Da insgesamt zu wenig Resorption stattfand, stimulierten die Osteoblasten durch erhöhte RankL-Produktion die Osteoklastenproliferation. Dadurch entstanden immer mehr neue Osteoklasten, von denen die allermeisten nach dem ersten Resorptionsversuch jedoch funktionslos wurden.<br /> Hinsichtlich der Theorie einer ursächlich verminderten Durchblutung konnte keine Abnahme des VEGF-Spiegels beobachtet werden, dafür jedoch ein verminderter Gefäßdurchmesser in der vWF-Färbung bei gleichbleibender Gefäßdichte, was zu einer geringeren Durchblutung des Knochens führen kann. Dies könnte durch eine verminderte Resorption bei gleichbleibender Knochenbildung resultieren. Dieses Ergebnis sollte in nachfolgenden Studien untersucht werden. Tumornekrosefaktor α und Interleukin 1β lagen bei beiden Patientengruppen leicht erhöht vor. Tumornekrosefaktor α fördert zwar die VEGF-Expression und somit die Angiogenese. Insgesamt könnte aber eine erhöhte Menge an Entzündungsmediatoren zu einer agressiveren Gewebszerstörung bei gleichzeitiger bakterieller Besiedlung des Knochens führen. Es stellte sich auch die Frage, ob BP eine auf den Kiefer lokalisierte oder gar generalisierte leichte Entzündungsreaktion auslöst. Dies kann den Verlauf einer BRONJ verschlimmern. Die Marker für MMP8 zeigten keinen Unterschied gegenüber den gesunden Vergleichspräparaten, sodass keine erhöhte Entzündungsgefahr durch Konzentrationsveränderungen dieser Kollagen abbauenden Protease unter Bisphosphonattherapie zu erwarten ist.<br /> Die Forschung an Humanpräparaten in Form der histologischen und immunhistochemischen Untersuchung erlaubt einen direkten Einblick in die Auswirkung des Medikaments auf den menschlichen Organismus. Die hier untersuchte Anzahl der Humanpräparate war limitiert und nicht sehr homogen, sie hat aber wichtige Erkenntnisse erbracht, die es weiter zu untersuchen gilt. Indem man größere Patientengruppen untersucht, könnte man zu einigen Markern gezielte Untersuchungen und Vergleiche anstellen, somit die Übertragbarkeit der in-vitro-Studien auf den Menschen überprüfen und letztlich die Theorien zur Entstehung der BRONJ weiter absichern.