Metallimplantat: Rückzug der Knochen-Fraktion

24. Juni 2016
Teilen

Ein künstliches Hüftgelenk hilft Bewegungsfreiheit zurückzugewinnen. Kommen jedoch Metall-Metall-Gleitpaarungen zum Einsatz, können Metallionen zur Rückbildung des Knochens führen. Die biologischen Konsequenzen des Metallabriebs wurden nun genauer untersucht.

Implantate, bei denen sowohl Kugelkopf als auch Gelenkpfanne aus Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungen bestehen, sogenannte Metall-Metall-Gleitpaarungen, können im menschlichen Körper unter Belastung Metallionen freisetzen. Rückbildungen des Knochens, Osteolysen genannt, sind dabei beobachtet worden.

Einige Implantathersteller haben Produkte dieser Art bereits vom Markt genommen. Ärzte und Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin und des Deutschen Roten Kreuz (DRK) Klinikums Westend konnten jetzt nachweisen, dass eine Freisetzung von Chrom und Kobalt zum implantatnahen Knochenverlust beiträgt. Es zeigte sich, dass Metallionen die Vorläufer knochenaufbauender Zellen schädigen.

„Die Operation des Jahrhunderts“

Die Implantation eines künstlichen Hüftgelenks gilt als „Operation des Jahrhunderts“. In Deutschland werden jährlich etwa 220.000 dieser Eingriffe durchgeführt. Die Mehrzahl von ihnen verläuft zufriedenstellend, zahlreiche Patienten erlangen weitgehende Schmerz- und Bewegungsfreiheit zurück. Heute werden in der Regel Implantate mit Metall-Polyethylen- oder Keramik-Keramik-Gleitpaarung eingesetzt. Bei Implantaten mit Metall-Metall-Paarung sind vermehrt Knochenrückbildungen festgestellt worden, was eine frühzeitige Wechseloperation erfordert.

Die Berliner Wissenschaftler haben jetzt Veränderungen in gelenknahem Gewebe, in der Gelenkflüssigkeit und im Knochenmark analysiert, die durch eine Chrom- und Kobaltbelastung ausgelöst werden. Dabei hat sich gezeigt, dass nicht nur Abriebpartikel, sondern auch gelöste Metalle eine entscheidende Rolle bei der Gesamtbelastung spielen.

Biologische Konsequenzen

Die gelösten Bestandteile erreichen das Knochenmark und schädigen dort die Vorläuferzellen von knochenmineralisierenden Osteoblasten, sogenannten mesenchymalen Stammzellen (MSCs). Die Studie verdeutlicht, dass MSCs, die aus dem Knochenmark von metallbelasteten Patienten isoliert wurden, ihr Potential zur Differenzierung zu Osteoblasten und somit zum Knochenaufbau vollständig eingebüßt haben. Diesen Effekt konnten die Forscher anhand von Zellkulturen unbelasteter Patienten bestätigen, indem sie relevante Mengen gelösten Chroms und Cobalts in der Zellkultur aussetzten, mit identischem Resultat.

„Wir konnten zeigen, dass die Bestimmung der lokalen Metallbelastung entscheidend dazu beiträgt, biologische Konsequenzen der Metallabriebprodukte zu verstehen und als mögliche Ursachen des Versagens einer Endoprothese zu identifizieren“, sagt Anastasia Rakow, Ärztin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie der Charité.

Janosch Schoon, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Julius Wolff Institut und Mitglied der Gesellschaft für Toxikologie, ergänzt: „Die Freisetzung von Abrieb- und Korrosionsprodukten hat unseren Untersuchungen zufolge mehrere Ursachen. Neben den Materialeigenschaften spielen auch biomechanische und anatomische Gegebenheiten des einzelnen Patienten eine zentrale Rolle. Deshalb benötigen wir systematische Ansätze, um die tatsächliche Belastung durch die in der Endoprothetik eingesetzten Metalle abschätzen zu können.“

Implantierte Materialien besser verstehen

Tatsache ist: Gelenkprothesen halten immer länger. Auch treten Komplikationen wie die sogenannte aseptische Lockerung inzwischen deutlich seltener auf. „Für den langfristigen Erfolg einer Prothese über 15 Jahre hinaus müssen wir die biologischen Auswirkungen der implantierten Materialien, vor allem der Metalle, noch besser verstehen“, erklärt Prof. Dr. Carsten Perka, Ärztlicher Direktor des Centrums für Muskuloskeletale Chirurgie.

„Unser Bestreben ist es daher, die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Medizinern, Toxikologen und Biologen am Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Medizin noch weiter voranzubringen.“

Das Fazit der aktuellen Studie: Risiken, die von Metall-Metall-Gleitpaarungen ausgehen, übersteigen deren Nutzen. Ihr Einsatz sollte auf das medizinisch begründbare Maß begrenzt bleiben, folgern die Forscher. Langfristiges Ziel der Wissenschaftler ist es, mithilfe der gewonnenen Erkenntnisse zukünftige Endoprothesendesigns und -materialien zu optimieren und somit zu bestmöglicher Patientensicherheit beizutragen.

Originalpublikation:

Influence of particulate and dissociated metal-on-metal hip endoprosthesis wear on mesenchymal stromal cells in vivo and in vitro
Anastasia Rakow et al.; Biomaterials, doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.04.023; 2016

34 Wertungen (4.65 ø)

Die Kommentarfunktion ist nicht mehr aktiv.

2 Kommentare:

Ralf Hartmann
Ralf Hartmann

Was ich vergessen habe, was macht der Eintrag von Haushaltgeräten (Kochtöpfe, Wasserkocher, Edelstahl-Wasserrohre etc.) im Körper aus?

#2 |
  0
Ralf Hartmann
Ralf Hartmann

Steht die Frage nach einer Allergie und wie beeinflussen zahnärztliche Prothesen diese o. beschriebene Funktionen, denn Modellgußprothesen setzten übernaupt nicht selten Cr, Co, Mo in messbaren Mengen im Speichel frei.
Steht die Frage, gild das auch für Au und Ag?

#1 |
  0


Copyright © 2017 DocCheck Medical Services GmbH
Sprache:
DocCheck folgen: