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Die Osteoporose ist eine systemische Skeletterkrankung, die durch eine niedrige Knochenmasse und eine Verschlechterung der Mikroarchitektur des Knochengewebes mit nachfolgend erhöhter Knochenbrüchigkeit charakterisiert ist. Hauptverantwortlich für den Verlust der Knochenmasse ist vor allem der Östrogenmangel, der die mit Abstand häufigste Form, die postmenopausale Osteoporose, verursacht. Jahrelang ist diese durch die Substitution von Östrogenen therapiert worden. Die Hormonersatztherapie, die unter vielen Substanzen nachweislich das höchste antiosteoporotische Potenzial besitzt, scheidet jedoch aufgrund diverser unerwünschter Nebenwirkungen als Therapieoption aus. Daher gilt es, Therapiealternativen zur Prävention und Behandlung der Osteoporose zu finden. Als potenzielle Therapiealternativen werden in dieser Arbeit ein Phytohormon namens Daidzein und ein endokriner Disruptor namens 4-MBC an der Lendenwirbelsäule ovariektomierter und konsekutiv an Osteoporose erkrankter Sprague-Dawley-Ratten über eine Therapiedauer von 35 (5 Wochen), respektive 70 Tagen (10 Wochen), untersucht. Als Kontrolle über die Wirksamkeit der getesteten Substanzen dienten eine sojafrei behandelte sowie eine mit Östrogenen behandelte Kohorte. Phytoöstrogene sind hauptsächlich Bestandteil von Sojabohnen, Klee, Alfalfasprossen und Leinsamen. Bevorzugt binden sie an Östrogenrezeptor β, wenn auch mit einer geringeren Affinität. Eines dieser Phytoöstrogene ist Daidzein, dessen osteoprotektive Wirkung zuvor bereits vielfach nachgewiesen wurde. 4-MBC als zweite Substanz ist ein sogenannter endokriner Disruptor, der in Europa zur Herstellung von Kosmetika zugelassen ist. Bevorzugt bindet 4-MBC an Östrogenrezeptor β und seine osteoprotektive Wirkung an ovariektomierten Ratten ist ebenfalls bereits nachgewiesen. In der vorliegenden Arbeit wurden 3 Monate alte ovariektomierte Sprague-Dawley-Ratten über einen Zeitraum von 8 Wochen mit einer sojafreien Nahrung gefüttert. In dieser Zeit entwickelt die Ratte eine schwere Osteoporose. Anschließend wurde bilateral eine Tibiaosteotomie, die osteosynthetisch versorgt wurde, durchgeführt. Die Ratten wurden in 4 Gruppen eingeteilt und die sojafreie Basisnahrung um die zu testenden Substanzen 4- MBC (200 mg), Daidzein (50mg) und Östradiol (0,4mg) pro Kilogramm Körpergewicht ergänzt. Nach 5, respektive 10 Wochen wurden 12 Ratten je Futtergruppe per Dekapitation getötet und jeweils an den Lendenwirbelkörpern wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt. So wurde der zweite Lendenwirbelkörper mikroradiographisch analysiert, der dritte Lendenwirbelkörper wurde verascht und der vierte Lendenwirbelkörper biomechanisch getestet. Auf den erhobenen Daten basierend konnte nachgewiesen werden, dass sowohl Daidzein als auch 4-MBC einen positiven Einfluss auf das Knochengewebe während der gesamten Therapiedauer besitzen. Östradiol verzeichnet wie erwartet den größten Effekt, gefolgt von 4-MBC und Daidzein. Bezogen auf die Therapiedauer zeigte sich, dass die größere Wirkungsentfaltung innerhalb der Kurzzeittherapie zu verzeichnen ist. Nach einer Langzeittherapie zeigt die sojafrei ernährte Kontrollgruppe ebenfalls verbesserte Knochenparameter, möglicherweise zurückzuführen auf Adaptationsmechanismen der Osteoporose. 4-MBC ist von seinem osteoprotektiven Wirkungspotenzial dem der Östrogene am ähnlichsten. Eine Therapie mit 4-MBC verbessert sowohl spongiöse, als auch kortikale Knochenparameter und könnte somit als potenzielle Therapiealternative der Osteoporose dienen. Allerdings sind die Wirkungsmechanismen des endokrinen Disruptors zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht verstanden und es bedarf diesbezüglich weiterer intensiver Forschung. Ein Aspekt, der einen Gebrauch von 4-MBC als antiosteoporotisches Medikament verhindern könnte, ist das noch nicht endgültig erforschte Nebenwirkungsspektrum. Auch hier sind weitere Untersuchungen erforderlich. Daidzein zeigt insgesamt im Vergleich zu Östradiol und 4-MBC den geringsten osteoprotektiven Effekt. Als potenzielle Therapiealternative ist es 4-MBC und Östradiol unterlegen. Möglicherweise können Patienten mit osteoporosebedingten Frakturen jedoch von einer Behandlung mit Daidzein profitieren. Komrakova et al. haben 2011 an Ratten, bei denen die Tibia osteotomiert und die anschließend osteosynthetisch versorgten wurde, nachgewiesen, dass nach einer 5 wöchigen Therapie mit Daidzein die größte Kallusdichte zu verzeichnen war, während bei 4-MBC und Östradiol eine Kallusdichte aufgewiesen wurde, die der sojafreien Kontrollgruppe ähnlich war. Ob sich Daidzein als Therapieoption zur Unterstützung der Frakturheilung eignet, ist zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht geklärt und in weiteren Untersuchungen zu eruieren. Des Weiteren gilt es, auch für Daidzein den genauen Wirkungsmechanismus zu klären und sein Nebenwirkungsspektrum zu untersuchen.

Background: We performed a biomechanical comparison of 2 methods for operative stabilization of pronation-abduction stage III ankle fractures; group 1: Anterior-posterior lag screws fixing the posterior tibial fragment and lateral fibula plating (LSLFP) versus group 2: locked plate fixation of the posterior tibial fragment and posterior antiglide plate fixation of the fibula (LPFP). Methods: Seven pairs of fresh-frozen osteoligamentous lower leg specimens (2 male, and 5 female donors) were used for the biomechanical testing. Bone mineral density (BMD) of each specimen was assessed by means of dual-energy x-ray absorptiometry. After open transection of the deltoid ligament, an osteotomy model of pronation abduction stage III ankle fracture was created. Specimens were systematically assigned to LSLFP (group 1, left ankles) or LPPFP (group 2, right ankles). After surgery, all specimens were evaluated via CT to verify reduction and fixation. Axial load was then applied onto each specimen using a servohydraulic testing machine starting from 0 N (Zwick/Roell, Ulm, Germany) at a speed of 10 N/s with the foot fixed in a 10 degrees pronation and 15 degrees dorsiflexion position. Construct stiffness, yield, and ultimate strength were measured and dislocation patterns were documented with a high-speed camera. The normal distribution of all data was analyzed using Shapiro-Wilk test. The group comparison was performed using paired Student t test. Statistical significance was assumed at a P value of .05. Results: All specimens had BMD values consistent with osteoporosis. BMD values did not differ between the left and right ankles of the same pair (P = .762). The mean BMD values between feet of men (0.603 g/cm²) and women (0.329 g/cm²) were statistically different (P = .005). The ultimate strength for LSLFP (group 1) with 1139 ± 669 N and LPPFP (group 2) with 2008 ± 943 N was statistically different (P = .036) as well as the yield in LSLFP (group 1) 812 ± 452 N and LPPFD (group 2) 1292 ± 625 N (P = .016). Construct stiffness trended to be higher in group 2 (179 ± 100 kNn) compared to group 1 (127 ± 73 kN/m) but this difference was not statistically significant (P = .120). BMD correlated with bone-construct failure. Conclusion: Fixation of the posterior tibial edge with a posterolateral locking plate resulted in higher biomechanical stability than anterior-posterior lag screw fixation in an osteoporotic pronation-abduction fracture model. Clinical Relevance: The clinical implication of this biomechanical study is that the posterior antiglide plating might be advantageous in patients with osteoporotic pronation abduction stage III ankle fracture.