Filmreihe: Kommunikation der Zellen

Die gesteuerte Knochenregeneration

Eine computeranimierte Filmreihe liefert faszinierende Einblicke in zelluläre Kommunikationsprozesse, die sich im Hintergrund implantologischer Eingriffe abspielen. Der fünfte Film aus der Reihe „Kommunikation der Zellen“ visualisiert die biologischen Hintergründe der „Guided Bone Regeneration“ – mit dem Ziel, die klinischen Zeitpunkte zwischen Zahnverlust und abgeschlossener Implantatversorgung auf Basis zellbiologischer Aspekte besser zu verstehen.

Abbildung 1: Insertionen eines Implantats in regio 12 – Ankörnung des Knochens, Schnittführung mit disto-vestibulärer Entlastung © Quintessenz-Verlags-GmbH

Abbildung 2: Lagerknochennahe Augmentation mittels autologer Knochenspäne © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 3: Einblutung in überlagernde Augmentation mittels deproteiinierter, boviner Knochenmatrix im Sinne einer Konturaugmentation © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 4: Abdeckung mittels einer resorbierbaren Kollagenmembran © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 5: Blutgerinnung mit Fibrinbildung auf autologem Knochen und Knochenersatzmaterial (Hintergrund) © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 6: Dsa Profil des Thrombozyten ermöglicht die Blutgerinnung. © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 7: Granulozyt setzt Botenstoffe zur Steigerung der Entzündungsreaktion frei. © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 8: Perizyten stabilisieren neugebildete Kapillare. © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 9: Fibroblasten bilden gefäßnah die neue Bindegewebsmatrix. © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 10: Osteoblasten auf autologem Knochen bilden eine organische Matrix (Osteoid). © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 11: Osteoklasten bilden Resorptionslakunen. © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 12: Cutting Cone mit zentralem Blutgefäß, Osteklasten (Mitte) und Osteoblasten (randständig) © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 13: Konzentrische Knochenlamellen mit zentralem Blutgefäß © Quintessenz-Verlags-GmbH
Abbildung 14: Perizyt im Rampenlicht © Quintessenz-Verlags-GmbH

Regeneration ist ein in der Medizin häufig verwendeter Begriff und bedeutet die Neuentstehung beziehungsweise Wiederherstellung eines Ursprungszustands. Doch wo funktioniert dies im menschlichen Körper wirklich? Bis dato ist es zum Beispiel in der Neurologie nicht möglich, Nervenzellen nach Lähmungen zu regenerieren. Auch in der Zahnmedizin sind die Heilungsvorgänge in den meisten Fällen lediglich Reparaturprozesse, so zum Beispiel nach einer konventionellen parodontologischen Therapie. Untersuchungen zum Thema Knochenregeneration finden heute in zahlreichen medizinischen Disziplinen statt und sind eine wichtige Schnittstelle zwischen orthopädischer, zahnmedizinischer und zunehmend auch endokrinologischer Forschung.

Klinisch nimmt zum Beispiel die Knochen- regeneration einen wichtigen Stellenwert in der Implantologie ein, und zwar dann, wenn ein Knochenaufbau vor oder simultan mit der Implantatinsertion notwendig wird. Im Rahmen der Knochenregeneration kommen Prozesse der Frakturheilung zum Tragen. Dies zeigt sich nicht nur bei der Knochenneubildung, sondern vor allem auch bei der sogenannten Remodellierung. Durch die mechanische Belastung des Implantats erfolgt eine Druckübertragung auf den Knochen. Das Wechselspiel zwischen Knochenaufbau und Knochenabbau wird beeinflusst und resultiert in einer Verdichtung des Knochens in belasteten Regionen. Man könnte diesen Prozess auch als das ökonomische Handeln der Natur bezeichnen. Ermöglicht wird er durch Stammzellen, die entsprechend aktiviert und zu gefäß- oder knochenbildenden Zellen differenziert werden. Die Steuerung dieses komplexen Systems im Sinne einer Kommunikation zwischen den Zellen erfolgt über chemische Botenstoffe. So werden unter anderem im Knochen eingelagerte Wachstumsfaktoren (wie zum Beispiel BMPs, bone morphogenetic proteins) freigesetzt. Klinisch relevant ist, dass der knochenbildende Stimulus vom Lager- knochen und gegebenenfalls aufgelagerten Knochenchips ausgeht, da dort osteogene Faktoren vorhanden sind. Diese erst ermöglichen das Knochenwachstum in Richtung des Augmentats in der Peripherie. Grund- voraussetzung hierfür ist die Gefäßneubildung mit der Sauerstoffversorgung des Gewebes. Eine „gesteuerte“ Knochenregeneration ermöglicht es, nach der Insertion eines Implantats und der Durchführung einer Knochenaugmentation, die Knochenneubildung in Richtung des Augmentats zu führen. Hierbei handelt es sich um eine physiologische Knochenheilung, die bei einer entsprechenden Defektmorphologie mit Hilfe einer Membran in Richtung eines kombinierten Augmentats aus körpereigenen, autologen Knochenchips und xenogenem Augmentationsmaterial gelenkt werden kann. Man nutzt hierzu also die Prinzipien der Natur.

Der Film veranschaulicht die genannten Prozesse und visualisiert die enge Verflechtung von Angiogenese und Osteogenese, die erst eine erfolgreiche „Guided Bone Regeneration“ möglich machen.

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