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Ziel der vorliegenden prospektiven Studie war es, die Einsatzmöglichkeiten von resorbierbaren PGA/PLA-Copolymer-Implantaten (LactoSorb®) bei verschiedenen Vorfußrekonstruktionen zu untersuchen. Zwischen November 2001 und Dezember 2002 wurden insgesamt 93 Patienten (107 Füße) operativ behandelt. Dabei wurden nicht wie in der Fußchirurgie üblich Metallimplantate, sondern ausschließlich resorbierbare LactoSorb®-Schrauben und LactoSorb®-Pins eingesetzt. Bei LactoSorb® handelt es sich um ein lineares amorphes Copolymer aus 82% Poly-L-Lactidsäure und 18% Polyglykolsäure. Alle Operationen wurden von demselben Operateur durchgeführt. Die Patienten wurden gleich postoperativ mobilisiert. Sie durften den operierten Fuß mit ihrem vollen Körpergewicht belasten, indem sie einen speziellen steifsohligen Schuh mit Einlegesohle der Firma Darco trugen. Folgende Osteotomien wurden durchgeführt: 1) Scarf-Osteotomie am Metatarsale I (n=84), 2) Chevron-Osteotomie am Metatarsale I (n=15), 3) Akin-Osteotomie an der Großzehengrundphalanx (n=94), 4) Scarf-Osteotomie am Metatarsale V (n=4), 5) Chevron-Osteotomie am Metatarsale V (n=4), 6) Arthrodese des proximalen (PIP) oder distalen Interphalangealgelenkes (DIP) der Kleinzehen (n=72), 7) Weil-Osteotomie an den Metatarsalia II bis V (n=62). Alle Patienten wurden präoperativ, sowie prospektiv in fest geplanten Zeitabständen (2 Wochen, 6 Wochen, 6 Monate und 1 Jahr postoperativ) einbestellt und untersucht. Die Datenerhebung erfolgte durch klinischer und radiologischer Untersuchung, sowie anhand eines Fragebogens in Bezug auf die subjektive Patientenzufriedenheit. Von den behandelten Patienten waren 85,0% mit dem Gesamtergebnis der Operation zufrieden. 93,5% würden einem Verwandten oder Freund mit demselben Problem zu einer gleichen Operation raten. Für die Bewertung der klinischen Untersuchung haben wir den „American Orthopaedic Foot and Ankle Society“-Score (AOFAS-Score) verwendet. Dieser verbesserte sich statistisch signifikant von präoperativ 51 auf postoperativ 90 Punkten (p < 0,001). Die Ergebnisse der radiologischen Untersuchung waren im Durchschnitt wie folgt: Intermetatarsalwinkel M I – M II gemessen mit der Methode nach Mitchel et al. (präoperativ 11,3° / 1 Jahr postoperativ 7,6°), Hallux-valgus-Winkel gemessen mit der Methode nach Mitchel et al. (präoperativ 25,5° / 1 Jahr postoperativ 8,3°), Intermetatarsalwinkel M IV – M V gemessen mit der Methode nach Nestor et al. (präoperativ 9,8° / 1 Jahr postoperativ 1,6°), die Position des tibialen Sesambeines nach der Einteilung von Hardy und Clapham (präoperativ 5,5 / 1 Jahr postoperativ 2,7), der Metatarsalindex (präoperativ -1,3mm / 1 Jahr postoperativ -1,5mm). Die Veränderung dieser Parameter, mit Ausnahme des letzten, war statistisch signifikant (p < 0,001). Von den insgesamt 72 durchgeführten PIP- und DIP-Arthrodesen kam es bei 44 Interphalangealgelenken der Kleinzehen zu einer Fusion (61,1%). Alle 62 durchgeführten Weil-Osteotomien heilten aus, 51 (82,3%) ohne und 11 (17,7%) mit Callusbildung. In dieser Gruppe waren radiologisch in 10 Fällen Vergrößerung der Bohrlöcher und in 2 Fällen Lysen zu beobachten. Zwei Patientinnen, die am ersten Strahl operiert worden sind, gaben eine dorsale Druckempfindlichkeit am Metatarsale I. Bei einer Patientin, die am fünften Strahl operiert worden ist, entwickelte sich eine tiefe Infektion. Bei zwei Patientinnen aus der Gruppe der Chevron-Osteotomien kam es zu einem Versagen der Osteosynthese in den ersten postoperativen Tagen. Diese fünf Patientinnen wurden wegen der genannten Komplikationen revidiert. Ein Patient aus der Gruppe der Scarf-Osteotomien erlitt eine proximale, diaphysäre Fraktur des dorsalen Fragmentes des Metatarsale I, ohne dass die Osteosynthese durch die resorbierbaren Schrauben versagte. Die Fraktur wurde konservativ behandelt. Die resorbierbaren LactoSorb®-Implantate bieten bei Vorfußrekonstruktionen des ersten und fünften Strahles, sowie bei der Korrektur von Kleinzehendeformitäten, eine gute und sichere Alternative zu den allgemein verwendeten Metallimplantaten. Sie haben zusätzlich den Vorteil, dass keine zweite Operation zur Materialentfernung benötigt wird. Weil-Osteotomien können ebenfalls mit resorbierbaren LactoSorb®-Schrauben fixiert werden, diese weisen aber nicht die gleiche Stabilität auf wie die Metallschrauben, die einen kleineren Durchmesser und einen besseren Halt im spongiösen Knochen des Metatarsalköpfchens haben. Abgesehen von der einen Infektion, waren bei den restlichen 92 Patienten (106 Füßen) keine Entzündungs- oder Infektionszeichen, wie Fieber, Rötung, Überwärmung oder Schwellung zu beobachten. Es gab keine allgemeinen allergischen Reaktionen auf die resorbierbaren LactoSorb®-Implantate, welche bei den verschiedenen Vorfußrekonstruktionen der vorliegenden Untersuchung eingesetzt worden sind.

RNA (rRNA), die eine wichtige, primär funktionale Rolle in der Zellphysiologie einnimmt. Die Gene dieser rRNA lassen sich in hochkonservierte und hochpolymorphe Bereiche unterscheiden. Während in den konservierten Regionen kaum Mutationen zu finden sind, werden in den polymorphen Abschnitten je nach Grad der Verwandtschaft große Sequenzunterschiede zwischen den verschiedenen Tierarten beobachtet. Individuen einer Art zeigen diese Unterschiede nicht. Somit können diese artspezifischen Abweichungen dazu genutzt werden, biologische Materialien unbekannter Herkunft einer bestimmten Tierart zuzuordnen. Mit der Amplifikation und anschließenden Sequenzierung eines Bereiches innerhalb des mitochondrialen 12S-Gens sowie der Auswertung bereits publizierter Sequenzen gelingt die Identifizierung einer Spezies anhand von 20 – 25 Basen. Dazu kann neben der etablierten Methode der Sequenzierung nach Sanger auch die Technik der Pyrosequenzierung genutzt werden. Die Ergebnisse zeigen die Möglichkeit der Identifizierung verschiedener Arten durch die Analyse kurzer Fragmente ihrer 12S-Gen-Sequenz. Dazu reicht die Amplifikation des gewünschten Fragmentes mit Hilfe eines Primerpaares. Für degradierte DNA wurde ein alternativer Rückprimer getestet, der die Amplifikation eines kürzeren Sequenzabschnittes ermöglicht. Es wurden insgesamt 91 Proben verschiedener Tiere analysiert, die sich aus 8 Säugetier-Arten, 2 Fisch-Arten und 3 Vogel-Arten zusammen setzten. Zudem kann und wird die Methode bereits bei Fragestellungen in der forensischen Routine angewendet.

Charakterisierung eines zuvor funktionell unbeschriebenen Genes, das in einem genetischen Screen nach proapoptotischen Genen isoliert wurde und RAIP genannt wurde. Verifizierung der proapoptotischen Eigenschaften mit mehreren Apoptose-Assays in humanen Zelllinien, Nachweis der Lokalisation im ER in Kulturzellen, Eingrenzung eines 63 Aminosäure-Reste grossen proapoptotischen Fragmentes, Isolierung von drei Interaktionspartnern (Ferritin, SRp40, SIRTUIN 7).

Die vorliegende Arbeit wurde in zwei Bereiche gegliedert. Der erste Themenbereich beschäftigte sich mit der Transformation von pflanzlichen Mitochondrien bzw. mit den Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen, um Mitochondrien höherer Pflanzen zu transformieren. Im zweiten Themenbereich wurde die Regulation der Lysinbiosynthese erstmals mit Hilfe der Plastidentransformation modifiziert sowie ein universeller plastidärer Selektionsmarker entwickelt und etabliert. Mitochondrientransformation- In dieser Arbeit wurden zwei Strategien zur Transformation von Mitochondrien höherer Pflanzen entwickelt. Zum einen wurde ein mitochondrienspezifischer Ansatz gewählt, d.h. es wurden Selektionsmarker verwendet, die eine hemmende Wirkung auf die Atmungskette der Mitochondrien besitzen. Zum anderen wurden in Anlehnung an seit die seit 1990 erfolgreich durchführbare Plastidentransformation generelle Inhibitoren der Proteinbiosynthese verwendet, welche durch die Produkte der entsprechenden in die Mitochondrien eingebrachten Resistenzgene detoxifiziert werden sollten. Markergenstrategie- Geeignete Selektionsbedingungen zur Identifizierung von mitochondrialen Transformanten wurden bei Tabakblättern und Tabakprotoplasten mit den Antibiotika Blasticidin, Chloramphenicol und Hygromycin als Hemmstoffe ermittelt. Aus Transformationen mit den mitochondrialen Transformationskassetten pBMhph II, pBMhph III und pBMhph IV konnten über 200 Hygromycin-resistente Linien selektiert und charakterisiert werden. PCR- und Southern-Analysen lassen bei mindestens 7 Linien eine zielgerichtete mitochondriale Integration des Transgens vermuten. Möglicherweise sind aber nur wenige Kopien des Transgens in das Mitochondriengenom inseriert bzw. repliziert worden, was eine eindeutige Charakterisierung erschwert. Bei einer großen Anzahl resistenter Linien handelt es sich wahrscheinlich um funktionelle zielortfremde Integrationen der Transformationskassetten in die Plastiden-, Kern- oder Mitochondriengenome. Mitochondrienspezifischer Transformationsansatz- Die in dieser Arbeit entwickelten mitochondrienspezifischen Transformationsvektoren pUMmyx II, pUMglu II, pUMarg II und pUManti II enthalten ein Fragment des mitochondrialen cob-Gens. In dieses cob-Fragment wurden Punktmutationen eingeführt, die zu einer Veränderung der Sekundär- bzw. Tertiärstruktur des Apocytochroms b führen. Bei einer korrekten homologen Integration dieses modifizierten cob-Fragmentes in das Mitochondriengenom sind die Inhibitoren Antimycin A, Myxothiazol und Moa-Stilben nicht mehr in der Lage, an den Komplex III der mitochondrialen Atmungskette zu binden. Zur Bestimmung optimaler Selektionsbedingungen von mitochondrialen Transformanten mit den Hemmstoffen Antimycin A, Myxothiazol und Moa-Stilben wurden Testreihen mit Tabakblättern, Tabakprotoplasten sowie Tabak- und Arabidopsis-Suspensionskulturen durchgeführt. Bei „particle-gun“-Transformationen von Tabakblättern mit der Transformationskassette pUMarg II wurden 23 Moa-Stilben-resistente Linien selektiert. Bei 18 Linien konnte eine Integration des mutierten cob-Fragmentes eindeutig per PCR und Sequenzierung nachgewiesen werden. Ob es sich dabei um eine mitochondriale Integration handelt, konnte nicht eindeutig belegt werden. In diesem Fall wäre jedoch zu klären, auf welchem Mechanismus der offensichtliche selektive Vorteil der mit dem Transformations-vektor transformierten Pflanzen beruht, da die Integration des cob-Gen-Fragmentes nur innerhalb des mitochondrialen Zielortes funktionell sein dürfte. Plastidentransformation- Bei dem plastidären Transformationsansatz dieser Arbeit wurden zwei Ziele verfolgt. Zum einen wurde der „feedback“-Regulationsmechanismus der DHDPS innerhalb des Aspartat-Stoffwechsels durch die Integration eines insensitiven dhdps-Gens in die Plastiden von Tabak und Kartoffel beeinträchtigt. Der Gehalt der essentiellen Aminosäure Lysin wird somit gesteigert. Zum anderen wurde das insensitive dhdps-Gen als Markergen genutzt, um eine Selektion von plastidären Transformanten auf dem Lysinanalogon AEC zu ermöglichen. Erhöhung des Lysingehaltes- Es konnten 34 Spectinomycin-resistente Tabakklone selektiert werden, die mit der Transformationskassette pHoDh2b transformiert wurden. Die molekularbiologische Charakterisierung der Transformanten konnte bei 8 Linien eindeutig eine korrekte plastidäre Integration der Transgene belegen. Biochemische Analysen zeigen eine bis zu 32-fache Erhöhung an freiem Lysin im Blattgewebe von plastidären Transformanten. Es war damit erstmals mit der Plastidentransformation möglich, regulatorisch die Lysinbiosynthese zu verändern. AEC als plastidärer Selektionsmarker- AEC (S-Aminoethyl-L-Cystein) konkurriert als Lysinanalogon mit Lysin um den Einbau in Polypeptide. Wird die AEC-Konzentration im pflanzlichen Gewebe im Vergleich mit Lysin zu hoch, kommt es zum Erliegen des Stoffwechsels und damit zum Absterben der Zelle. Durch die Überproduktion von Lysin in den Transformanten verschiebt sich das Verhältnis von AEC → Lysin. Es wird somit kompetitiv mehr Lysin in die Polypeptide eingebaut. Dies lässt sich als Selektionsvorteil nutzen. Mit dem „Markergen“ dhdps-r1 und AEC als selektivem Hemmstoff wurden insgesamt 49 Tabaklinien selektiert. Bei 3 selektierten Linien konnte eindeutig die korrekte plastidäre Intergration der Transformationskassette nachgewiesen werden. Es ist damit erstmals gelungen, einen antibiotikumfreien universell einsetzbaren plastidären Selektionsmarker zu etablieren. In weiteren Transformationsexperimenten konnten mit dem gleichen „Markergen“ plastidäre Tomatentransformanten identifiziert und charakterisiert werden (Diplomarbeit L. Schaeffer). Damit ist es bereits bei 2 Spezies gelungen, AEC als selektiven Hemmstoff einzusetzen. Bei weiterer Optimierung der Selektionsbedingungen dürfte es möglich sein, auch bei weiteren Pflanzenspezies diesen universellen Selektionsmarker zu etablieren.

Die vorliegende Untersuchung zielte zum einen auf die Entwicklung eines Modells zur in vitro Testung von pertrochantären Frakturen ab, zum anderen auf das Sichtbarmachen des Kraftflusses an der Oberfläche des proximalen Femur sowie auf die Darstellung der Veränderungen dieses Kraftflusses, bedingt durch verschiedene Stabilisierungsverfahren für pertrochantäre Femurfrakturen. Es ist nach wie vor wenig darüber bekannt, wie der Kraftfluss am proximalen Femur erfolgt, insbesondere darüber, wie die Kraftübertragung in den Femurknochen erfolgt, wenn dieser mit unterschiedlichen, für die Versorgung von pertrochantären Frakturen üblichen Systemen stabilisiert wird, nämlich der Dynamischen Hüftschraube (= DHS), dem Gamma-Nagel oder dem Proximalen Femur Nagel (= PFN). Aus diesem Grund erfolgte die Entwicklung eines Testmodells, welches es ermöglichte, den Kraftfluss am standarisiert-frakturierten humanen Leichenfemur sichtbar zu machen. Diese Visualisierung wurde mittels der PhotoStress-Methode erzielt: Optisch aktive Polymerschichten wurden direkt auf das gewünschte Testobjekt modelliert. An der Oberfläche des belasteten Femur wurden nun unter polarisiertem Licht farbige Belastungslinien (= Isochromaten) sichtbar, welche exakt meßbar und einer definierten Dehnung zuordbar sind. Nach der Entwicklung eines Testmodells (2 Femurpaare), welches eine möglichst physiologische Simulation einer Belastung erlaubt, wurden 10 Paare frischer Leichenfemora unter den Bedingungen der Steh-Phase während des Gehens mit einer Geschwindigkeit von 2 km/h getestet, was einer typischen Belastung in der früh-postoperativen Zeit gleichkommt (F = 9°, T = 0°, Belastung = 300% des Körpergewichts, Bergmann 1993). Folgende Konfigurationen wurden gegeneinander getestet: DHS versus Gamma-Nagel, Gamma-Nagel versus PFN, PFN-Stahl versus PFN-Titan. Die Tests wurden in 2 Schritten ausgeführt: a) Testung des nativen Femur. b) Testung des standarisiert-frakturierten Femur nach Stabilisierung mit einem der 3 Implantate. Die jeweiligen gemessenen Isochromatenordnungen N konnten so miteinander verglichen werden. Unter Bezug auf die eingangs erwähnten Ziele dieser Studie läßt sich folgendes festhalten: 1. Es ist gelungen, ein Modell zu entwickeln, welches es ermöglicht, humane Leichenfemora in vitro einer möglichst physiologischen Belastungssituation auszusetzen. Diese Belastungssimulation diente im weiteren Verlauf zur Testung von Femora, die nach Erzeugung einer artifiziellen, pertrochantären Hüftfraktur mit unterschiedlichen Osteosyntheseverfahren stabilisiert wurden. 2. Die PhotoStress-Methode, auch spannungsoptisches Oberflächenschichtverfahren genannt, ist in der Lage, sinnvolle und weiterführende Erkenntnisse in der in vitro Untersuchung von künstlich frakturierten, unter Belastung stehenden Femora zu liefern. 3. In der vorliegenden Arbeit ließen sich eindeutige biomechanische Unterschiede der drei Implantate DHS, Gamma-Nagel und PFN aufdecken. Derartige Unterschiede lassen sich sehr gut mit Erfahrungen aus dem klinischen Gebrauch der Implantate korrelieren. Aus den experimentell gewonnenen Ergebnissen können eindeutige Schlußfolgerungen für eine optimierte klinische Anwendung dieser Osteosynthesematerialien gezogen werden. Nach der Beantwortung der eingangs gestellten, allgemeinen Ziele bzw. Fragen, nun zu den konkreten Schlussfolgerungen, die aus den durchgeführten Versuchen gezogen werden können: 1. Die verwendete PhotoStress-Methode ermöglicht es erstmals, den Kraftfluss am belasteten, frakturierten, humanen Leichenfemur zu visualisieren. Sie stellt somit ein wichtiges methodisches Instrument für die medizinisch-biomechanische Testung von Osteosynthesematerialien dar. 2. Das Sichtbarmachen der Kraftlinien am proximalen Femur mittels Oberflächenspannungsoptik erlaubt es, Testmodelle zu entwickeln, welche eine möglichst physiologische Belastungssimulation zulassen. Die in zahlreichen Studien weit verbreitete Krafteinleitung in das Femur mit einem (zu großen) Winkel F (z. B. F = 25°) führt zu einem unphysiologischen, artifiziellen Biegemoment im Femurschaftbereich. Dieses Biegemoment konnte in unserem Modell unter Zuhilfenahme der PhotoStress-Methode durch einen auf F = 9° verminderten Winkel minimiert werden. Diese Art der Krafteinleitung erlaubt somit eine Minimierung von Artefakten. 3. Für die DHS zeigt sich, dass sie ein physiologischeres Spannungsmuster erzeugt als der Gamma-Nagel. Dies ist auf die Konzeption als „load sharing“ Implantat zurückzuführen. Eine Refixierung des medialen Fragmentes ist aus biomechanischer Sicht sinnvoll, und sollte, wenn klinisch ohne zu großen Aufwand möglich, erfolgen. Die DHS zeigt eine ausreichende Maximalbelastbarkeit auch in unphysiologisch hohen Belastungen, wenngleich die Maximalbelastbarkeit deutlich unter der des Gamma-Nagels liegt. Während der Belastungsphasen erscheint das Frakturrisiko für die DHS deutlich niedriger als für den Gamma-Nagel. Das Spannungsmuster der DHS liegt dem nativen Spannungsmuster von allen drei getesteten Implantaten am nächsten. 4. Für den Gamma-Nagel gilt, dass er aufgrund seiner Konfiguration als „load bearing“ Implantat einen Großteil der Kraft selbst trägt. Er zeigt im Gegensatz zur DHS eine wesentlich größere Maximalbelastbarkeit. Der Gamma-Nagel weist einen deutlich kürzerem Hebelarm auf als die DHS. Als Hauptkomplikation muß die distale Femurschaftfraktur (ausgehend von den distalen Verriegelungsschrauben) gefürchtet werden. Aufgrund seiner Konfiguration erscheint der Gamma-Nagel besonders für instabile Frakturen geeignet. 5. Proximaler Femur Nagel und Gamma-Nagel führen am frakturierten Femur zu einem qualitativ sehr ähnlichen Stressmuster. Um das Risiko für Frakturen im Bereich der distalen Verriegelungsschrauben zu minimieren, ist es unbedingt zu empfehlen, bei beiden Implantaten distal nur mit einer statt mit zwei Schrauben zu verriegeln. Dies führt zu einer Verringerung von Interferenzen, welche durch die Verwendung von zwei distalen Verriegelungsschrauben hervorgerufen werden. Die zu erwartenden Spannungsspitzen in diesem Bereich sind für den PFN geringer als für den Gamma-Nagel. Soll aus klinischen Gründen heraus distal dennoch mit zwei Schrauben verriegelt werden, so ist die Gefahr für eine spätere Schaftfraktur bei Anwendung des Gamma-Nagels deutlich größer als für die Anwendung des PFN. Die Maximalbelastbarkeit der beiden intramedullären Kraftträger ist in etwa vergleichbar groß. Wichtig ist es, darauf hinzuweisen, dass die Isochromatenwerte im Bereich der Verriegelungsbolzen beim PFN stets deutlich unter denen des Gamma- Nagels waren. Somit zeigt der PFN gegenüber dem Gamma-Nagel ein eindeutig vorteilhaftes Spannungsmuster. Einen weiteren Vorteil zeigt der PFN durch seine Antirotationsschraube, welche eine mögliche Rotation des Hüftkopffragmentes vermindert. Wird der PFN verwendet, so ist aufgrund des etwas günstigeren Spannungsmusters der Titanversion diese zu bervozugen. Insgesamt scheinen die biomechanischen Eigenschaften des PFN denen des Gamma-Nagels überlegen zu sei