Die lokale Bioverfügbarkeit von osteoinduktiven Wachstumsfaktoren hat einen entscheidenden Einfluss auf das Ausmaß der Knochenbildung. Die Affinität der Proteine zu Komponenten der extrazellulären Matrix (EZM) beeinflusst ihre Ortsständigkeit und damit ihre biologische Aktivität am Implantationsort. In der vorliegenden Arbeit wurden BMP-2 und seine gentechnologisch hergestellten Varianten mit verstärkter (T3, T4) und aufgehobener (EHBMP-2) Bindung an die EZM untersucht. Die Wachstumsfaktoren wurden einzeln sowie in Kombination mit EHBMP-2 in Bezug auf die erzielbare Knochenneubildungsrate im heterotopen Implantatlager (Oberschenkelmuskulatur der Ratte) verglichen. Durch den Einsatz der Proteinkombinationen wurde der Frage nachgegangen, inwieweit die Knochenneubildung durch die Mischung einer kaum an die extrazelluläre Matrix bindenden Varianten (EHBMP-2) mit einem „normal“ (BMP-2 Wildtyp) bzw. verstärkt (T3, T4) an die extrazelluläre Matrix bindenden Morphogen verbessert werden kann. Mittels röntgenologischer, biochemischer und histologischer Untersuchungen wurden die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Knochenneubildung analysiert. Bei allen Proteinen bzw. Proteinkombinationen wurde eine direkte Abhängigkeit der Knochenneubildung von den eingesetzten Proteinmengen beobachtet. Bei niedriger Konzentration (2 µg) waren BMP-2 bzw. die Varianten T3 und T4 den Proteinkombinationen mit EHBMP-2 immer überlegen. Bei höherer Dosis (4 µg) waren BMP-2 und T4 den Kombinationen mit EHBMP-2 überlegen. Nur bei T3 in höherer Dosierung konnte ein positiver Effekt einer Kombination mit EHBMP-2 beobachtet werden. / The amount of bone formation depends on the localy available osteoinductive growth factors. The affinity to components of the extracellular matrix influences the local concentration of the proteins and their biological activity at the site of implantation. BMP-2 and its variants with increased (T3, T4) and eliminated binding (EHBMP-2) to the extracellular matrix were investigated. The osteoinductive growth factors were assessed for their osteoinductivity by comparing the single proteins with combinations of EHBMP-2 in a heterotopic, intramuscular site of implantation (hind legs of rats). The variant without affinity to extracellular matrix (EHBMP-2) was combined with a regular- binding morphogen (BMP-2 wildtype) or with the increased- binding morphogens (T3, T4). The rate of bone formation of the different combinations was evaluated. The rate of new bone formation and the amount of newly formed bone were analyzed radiologically, biochemically and histologically. For all proteins and their combinations a dose-depend new bone formation was observed. At low dose (2 µg) no positive effect of the combination with EHBMP-2 could be shown. At high doses (4 µg) a positive effect of the combination with EHBMP-2 could only be demonstrated for T3.

Die Behandlung entzündlicher, tumorbedingter, dysmorphischer oder posttraumatischer Defekte des menschlichen Skeletts hat besonders in den letzten drei Jahrzehnten neben dem Standard der Behandlung, der Übertragung von körpereigenen Hartgeweben und in konserviertem Zustand übertragenem Spendermaterial, auch Knochenersatzmittel in der Therapie etabliert und in Qualität und Quantität der Eingriffe an Bedeutung gewonnen. Die Diskussion über die Übertragbarkeit von Infektionskrankheiten durch Gewebe aus Knochenbanken hat den Einsatz von konserviertem Spenderknochen in den Hintergrund treten lassen. Aus diesem Grunde wird immer wieder nach geeigneten Knochenersatzmaterialien gesucht. Zahlreiche Implantate aus verschiedenen physikalisch und chemisch differenten Stoffgruppen wurden auf ihre Eignung zum Knochenersatz getestet. Ein ideales Material wurde bislang nicht gefunden. Im Tierversuchsmodell und in der klinischen Anwendung beim Menschen wurden verschiedene Knochenersatzmaterialien hinsichtlich der Dynamik der Knochenumbauprozesse mittels nuklearmedizinscher und röntgenologischer Verfahren evaluiert und im Ergebnis des knöchernen Substitues histologisch bezüglich ihrer Wertigkeit für den funktionellen Knochenersatz untersucht. Im Vergleich zum autogenen Knochentransplantat entstanden im Ergebnis der Implantation osteoinduktiver und osteokonduktiv wirkender Knochenersatzmaterialien Substitute, die ausnahmslos und vor allem bei den keramischen Implantaten als unvollständige Restitution zu werten waren. / Alongside the standard donor bone transfer, bone substitutes have established themselves, improved in quality and are being increasingly used in the surgical treatment of dysmorphic defects or defects following inflammation, tumor surgery or trauma, particularly in the last three decades. With the discussion about infectious disease transmission through tissue from bone banks, the use of donor bone has receded into the background. For this reason, suitable bone substitutes are being sought constantly. Implants of many different physical and chemical substance groups have been tested for their suitability as bone substitutes, but an ideal material has yet to be found. In animal experiment models and their clinical application in humans, various bone substitutes have been evaluated for the dynamic of the resulting bone formation using nuclear medical and radiological procedures and have been examined histologically for their value as functional bone substitutes. Compared to autogenous bone grafts, the bone substitutes which have emerged as the result of the implantation of osteoinductive and osteoconductive materials have, without exception and particularly in the case the ceramic implants, shown incomplete restitution.

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