Biologie der Knochenregeneration. Grundlagen des Knochenersatzes

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1 Biologie der Knochenregeneration Grundlagen des Knochenersatzes

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3 Klinische Untersuchung 33,1 % Implantat + Knochenersatz 20,6 % GBR technik 12,5 % sinus lift Internationale Literatur 39,9 % Implantat + Knochenersatz 27,8 % GBR technik 12,1 % sinus lift Joób F. Árpád és mtsai: Az implantációs sebészeti beavatkozások indikációs területeinek változása a statisztikai vizsgálatok tükrében Fogorvosi Szemle Sulzer T. et al: Aktuelles Indikationspektrum in der oralen Implantologie an einer Überweisungsklinik Schweiz Monatsschr Zahnmed 114; , 2004

4 WZE Retrograd WF Implantat Knochenaufbau

5 Die Rolle des Knochengewebes Instandhaltung des Kalzium- und Phosphatgleichgewichts es bildet das Gerüst des Körpers Mechanische Stabilisierung Bewegung Haemopoesis findet im Knochenmark statt

6 Makroskopischer Aufbau des Knochengewebes Kortikaler Knochenbestand (Cortikalis) dichter Aufbau Spongioser Knochenbestand (Spongiosa) trabekulärer Aufbau Gerüst des Knochenmarks Periost Äussere fibrotische Schicht Zellenschicht mit Kontakt zur Knochenoberfläche (cambium) Endost Innere Schicht des Knochens Enthält Osteoblasten und Osteoklasten

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8 Mikroskopischer Aufbau des Knochengewebes Elemente des Knochengewebes: Zellen: Osteoblasten periostale endostale Osteozyten Osteoklasten Havers sches System Gingiva Periost Havers sche Kanäle Osteozyten

9 Die Rolle der Knochenzellen Osteoblast 15-20µm Durchmesser ECM Bildung (kollagen, osteocalcin, osteonectin, proteoglikan sekretorie) Wachstumsfaktoren, Citokinen sekretorie(tgfβ, BMP, PDGF, TNF, IL-1, IGF) Aktivieren der Osteoclasten

10 Die Rolle der Knochenzellen Osteocyt 20-60µm Durchmesser Kommunikation zwischen die Zellen Mineralstoff homeostasis

11 Die Rolle der Knochenzellen Osteoclast 100µm Durchmesser mit 100 Zellkern H + ion sekretio ph hidroxyapatit aufgelöst ECM Degradierung

12 Mikroskopischer Aufbau des Knochengewebes Extrazelluläre Matrix: Organisches Material (25%) Kollagene Fasern Typ 1 Osteoid: Glykane Glykoproteine Anorganisches Material (65%) Hidoxylapatit Kristalle Karbonate Fluoride Spurenelement (Zn, Cu, Fe, Sn, Mg) Wasser (10%) Havers sches System Gingiva Periost Havers sche Kanäle Osteozyten

13 Typen der Knochenbildung Primär (primär angiogen; Krompecher) Secundär Desmogen (dieverknöcherung des Bindegewebe, zb. Schädelknochen) Chondrogen (aus Knorpelzellen, zb. röhrenförmige Knochen) perichondral oder periostal (aus innere Schicht des Periost)

14 Osteogenese Desmale Osteogenese Chondrale Osteogenese

15 Mechanismus der Knochenbildung MODELING Modeling stellt die ungekoppelte Aktivierung von Osteoblasten und Osteoklasten dar und repräsentiert die örtlich begrenzte zelluläre Reaktion auf mechanische Kraftwirkung

16 Mechanismus der Knochenbildung REMODELING Die Osteoklasten ("Knochenfresser") bauen alten Knochen ab, danach ersetzen Osteoblasten ("Knochenbildner") diesen wieder durch neue Knochen. Ein fein abgestimmtes und sensibles Gleichgewicht sorgt normalerweise dafür, dass schließlich wieder genauso viel Knochen aufgebaut wird wie vorher abgebaut wurde. Es stellt die geordnete Kooperation zwischen Osteoblasten und Osteoklasten dar, die als Bone- Multicellular-Unit (BMU) den Umbau des Knochengewebes regulieren.

17 Zerstörte Mikroarchitektur Je geringer dabei die ursprünglich aufgebaute Knochenmasse war und je schneller der spätere Knochenmasseverlust ist bzw. je länger dieser Abbau andauert, um so eher kommt es zur Ausbildung einer Osteoporose.

18 Osteoporose

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22 Lokale Regulation des Knochenwachstums Mitogene Wachstumsfaktoren Differenzierung der Osteoprogenitorzellen in Osteoblasten Morphogene Osteoinduktiv Differenzierung pluripotenter Mesenchymzellen in Osteoprogenitorzellen PDGF (Platelet-derived growth factor) TGF-ß1 TGF ß2 EGF (epidermal growth factor) IGF (insulin-like growth factor) BMP 2-7 Die Wirkung ist dosisabhänging Wirkung auf entstehende oder im Knochen vorhandene Osteoprogenitorzellen Wirkung auch auf nicht ossifizierende Gewebe in einer Knochenneubildung Die Wirkung ist unabhängig von vorhandenen Osteoprogenitorzellen

23 Knochenwachstumsfaktoren Platelet Derived Growth Factor (PDGF-A és B) Transforming Growth Factor-beta (TGF-β 1, β 2, β 3 ) Bone Morphogenic Proteins (BMPs) Interleukin Fibroblast Growth Factor (FGF) Epidermal Growth Factor (EGF) Insulin-like Growth Factor (IGF) Growth Hormon (GH) Angiotensin

24 Frakturheilung Sekundar Knochenumbau

25 Terminologie Osteokonduktion: wenn ein Material in der Lage ist, als Leitgerüst das natürliche Knochenwachstum zu erleichtern, spricht man von Osteokonduktion Osteogenese: Die Fähigkeit: Knochen zu bilden. Auf Grund einer Verpflanzung vitaler, knochenbildener Osteoblasten im Transplantat ist eine Osteogenese möglich. Osteoinduktion: Der Vorgang der Knochenneubildung durch Stimulierung der Differenzierung knochenbildender Zellen im Lagergewebe.

26 Autogenes/Autologes Knochentransplantat Definition: die Verpflanzung eines Transplantates innerhalb desselben Individuums Vorteile: - enthalten vitale Osteoblasten, diese führen zur Osteogenese durch die Verpflanzung vitaler, knochenbildener Zellen - enthält Proteine und Wachstumfaktoren - immunologisch unbedenklich - Vorhandensein von zellulären/extrazellulären und anorganischen Materialen Nachteile:- ein zweiter Eingriff ist erforderlich - erhöhte Kosten Formen: Bohrspäne, kortikospongiöse Knochenblöcke

27 Allogenes Knochentransplantat Definition: ist Knochen von anderen Menschen, der labortechnisch aufbereitet ( Entkalkung/Gefriertrocknung) -stammen aus Knochenbanken, meistens aus klinikeigenen. -am häufigsten sind kältekonservierte oder lyophilisierte Implantate ohne zusätzliche chemische Aufbereitung

28 Xenogenes Knochentransplantat Definition: wird aus Rinderknochen, Algen oder Korallen verarbeitet und dient als Leitschiene für das Einsprossen von eigenem Kieferknochen

29 Alloplastisches Knochenimplantat/ Knochenersatzmaterial Definition: ist synthetisch hergestelltes Material wie Hydroxylapatitkeramik

30 Biologische Eigenschaften der Knochenersatzmaterialen Eigenschaften Osteokonduktive Wirkung Osteoinduktive Wirkung Autologer Knochen Autologes Knochenmark aspiratum Allogener Knochen Syntetische anorganische Materialen /- +/- Osteoprogenitorzellen Biomechanische Eigenschaften 0 +/- 0 +/- Immunogenität Gefahr der Infektiosübertragung Schaden am Donorplatz Massstab der Aufsaugung - - +/

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