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Sehnenverletzungen – von der narbigen Reparatur und narbenfreien Regeneration

Gemeinsam mit den Schülern/innen der HBLVA Rosensteingasse soll an einem brisanten Thema der modernen Sportmedizin geforscht werden: Der Heilung und Behandlung von Sehnenverletzungen.

Sehnenverletzungen gehören zu den häufigsten Verletzungen des Bewegungsapparates von Menschen und Pferden. Besonders häufig sind Athleten/innen betroffen. Die derzeit verfügbaren Therapieansätze führen leider nicht zu einer vollständigen Regeneration von verletztem Sehnengewebe sondern nur zu einer Reparatur durch biomechanisch minderwertiges Narbengewebe. Dieses Narbengewebe reduziert die Elastizität von Sehnen was eine hohe Wiederverletzungsrate zur Folge hat. Viele Patienten/innen sind daher gezwungen nach einer Sehnenverletzung ihre sportliche Karriere zu beenden.  Besonders häufig treten Sehnenverletzungen bei Rennpferde auf, aber auch eine große Anzahl an Dressur-, oder Springpferden erleiden Sehnenverletzungen. Die Verletzungsrate liegt je nach sportlicher Beanspruchung zwischen 8 und 43%3. Durch die Bildung von Narbengewebe als Folge von Verletzungen liegt die Wiederverletzungsrate bei bis zu 80%3. Bei Menschen sind 30-50% aller Sportverletzungen Sehnenverletzungen7. Die Achillessehen, ist besonders gefährdet, wobei die lebenslange Verletzungswahrscheinlichkeit bei 52% und das jährliche Verletzungsrisiko bei 7–10,9% liegen2,6. Das Auftreten von Achillessehnenverletzungen hat sich in den letzten Jahren deutlich gehäuft. Schuld daran sind anspruchsvollere Hobbies und zunehmend höhere Belastungen im Wettkampfsport. Es scheint auch ein Zusammenhang mit modernen Zivilisationskrankheiten wie Übergewicht, Diabetes und Bluthochdruck, sowie der Einnahme von Östrogen und lokal verabreichten Steroiden zu bestehen5. Dies alles führte dazu, dass Sehnenverletzungen ins Zentrum des Interesses der sogenannten “Regenerativen Medizin” gerückt sind. In diesem Rahmen konnte herausgefunden werden, dass fetale Sehnen ganz im Gegensatz zu adulten vollständig und ohne Bildung von Narbengewebe regenerieren1,4. Die regenerativen Fähigkeiten des fetalen Gewebes, sind daher ein vielversprechendes Model um narbenfreie Sehnen-Heilung zu studieren. Eine potenzielle Lösung um die adulte Sehnenheilung zu fördern könnte in der Untersuchung der Heilungsunterschiede von erwachsenen und fetalen Sehnen liegen. 

In Zusammenarbeit mit den Schülern/innen soll nun diesem Unterschied auf den Grund gegangen werden. Gemeinsam mit wissenschaftlichen Experten/innen werden sie die Vorgänge der adulten und fetalen Sehnenheilung vergleichen. Dafür erfolgt einerseits eine in vivo Studie zur genauen Untersuchung und Beschreibung der Vorgänge im Rahmen des Sehnenheilungsprozesses (von der Verletzung bis zur Narbenbildung bzw. narbenfreien Heilung). Als Modelltier für das Pferd und den Menschen wird hierzu das Schaf eingesetzt. Andererseits wird mittels in vitro Versuchen in speziellen Bioreaktoren in denen das Milieu der Sehnenverletzung/Sehnenheilung nachgestellt wird, der Einfluss der Faktoren, welche die fetale von der adulten Sehnenheilung unterscheidet, getestet bzw. weiter analysiert. In weiterer Folge wird untersucht ob sich die gewonnenen Erkenntnisse zukünftig therapeutisch umsetzen lassen.

Die Schüler/innen bringen aufgrund ihrer berufsorientierten Ausbildung molekularbiologisches, biotechnologisches, genetisches und Zellkultur-Vorkenntnisse mit. Im Rahmen des vorgestellten Projektes haben sie die Möglichkeit erlerntes Wissen aus der Schule vor allem in der Probenaufbereitung und den in vitro Versuchen praktisch anzuwenden. Das Projekt findet in den Labors der Projektpartner/innen statt, wodurch die Schüler/innen die Möglichkeit bekommen, eingebunden in ein interdisziplinäres Projektteam und begleitet von den jeweiligen Spezialisten/innen die Fragestellungen mit modernsten Techniken der Sekretom-, Genexpressions-, zellbiologischen und histologischen Analyse zu bearbeiten und die dafür notwendigen Methoden zu erlernen. Wichtig ist, dass die „Jungforscher/innen“ so nicht nur Wissen empfangen sondern aktiv und selbst wissenschaftliche Ergebnisse produzieren können. Sie sollen die Chance bekommen anhand aktueller wissenschaftlicher Fragestellungen in der Schule erlernte Techniken praktisch anzuwenden und neue kennen zu lernen. Die Schüler/innen werden in 3 aufeinanderfolgenden Jahren (den drei letzten Schuljahren) in das Projekt integriert. Im ersten Jahr ist ein Pflichtpraktikum vorgesehen, im zweiten eine „Freie Projektarbeit“ und im dritten die „Diplomarbeit“ im Rahmen der Matura. Bei den Projektarbeiten bzw. Praktika handelt es sich um Pflichtteile ihrer schulischen Ausbildung. Die Schüler/innen werden so langfristig in das Projekt integriert und sammeln kontinuierlich Informationen, Daten und Wissen für ihre Maturaarbeit.

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Abb. 2
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Abb. 3
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Bildlegende:

Abb. 1: Histologischer Schnitt durch eine Sehne, Hämatoxylin&Eosin Färbung.
Abb. 2: Elektronenmikroskopische Aufnahme einer Sehnenzelle mit ihren Ausläufern.
Abb. 3:Elektronenmikroskopische Aufnahme der Kollagenfibrillen einer Sehne im Querschnitt.

 

Literatur

1. Beredjiklian P.K., Favata M., Cartmell J.S., Flanagan C.L., Crombleholme T.M., Soslowsky L.J. (2003); Regenerative Versus Reparative Healing in Tendon: A Study ofBiomechanical and Histological Properties in Fetal Sheep; Annals of Biomedical Engineering, Vol. 31, pp. 1143–1152

2. de Jonge S.,van den Berg C., de Vos R. J., van der Heide H. J. L., Weir A., Verhaar J. A. N., Bierma-Zeinstra S. M. A., Tol J. L. (2011); Incidence of midportion Achilles tendinopathy in the general population; Br J Sports Med;45:1026–1028.

3. Dowling,B.A., Dart,A.J., Hodgson,D.R., And Smith,R.K. (2000); Superficial Digital Flexor Tendonitis In The Horse; Equine Vet. J. 32, 369-378.

4. Favata M., Beredjiklian P.K., Zgonis M.H., Beason D.P., Crombleholme T.M., Jawad A.F., Soslowsky L.J. (2006); Regenerative properties of fetal sheep tendon are not adversely affected by transplantation into an adult environment; Journal of Orthopaedic Research, November; 2124-2132

5. Holmes G.B., Lin J. (2006); Etiologic factors associated with symptomatic achilles tendinopathy; Foot Ankle Int. Nov; 27(11):952-9.

6. Lopes A.D., Hespanhol Junior L.C., Yeung S.S., Costa L.O.P. (2012); What are the Main Running-Related Musculoskeletal Injuries? Sports Med 2012; 42 (10) 891-905

7. Spaas J.H., Guest D.J., van de Walle G.R. (2012); Tendon Regeneration in Human and Equine Athletes; Sports Med 2012; 42, 871-890

 

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