Revaskularisierung und Nachweis von Myofibroblasten im freien Sehnentransplantat nach vorderem Kreuzbandersatz

Um das Langzeitüberleben eines Kreuzbandtransplantates nach Ersatz des VKB zu gewährleisten muß das Transplantat revaskularisiert werden. Trotz zahlreicher Studien zu diesem Thema gibt es noch immer eine kontroverse Diskussion bezüglich der Revaskularisierung von Kreuzbandtransplantaten. Ziel der vorliegenden Studie war es die endoligamentäre mikrokapilläre Revaskularisierung eines freien Sehnentransplantates mit Hilfe immunhistochemischer Färbetechnik darzustellen und ihren Verlauf über die Zeit zu dokumentieren. Darüber hinaus sollten die im Rahmen des Remodelingprozesses nach vorderem Kreuzbandersatz ablaufenden Ab- und Aufbauprozesse der Extrazellulärmatrix des Transplantates weiter aufgeklärt werden. Bei der Heilung des medialen Kollateralband des Kniegelenkes wurden kontraktile fibroblastische Zellen entdeckt, die eine mögliche Rolle bei der Wiederherstellung der Matrixhomöostase spielen. Nach Entdeckung dieses Zelltyps im intakten vorderen Kreuzbandes wurde gemutmaßt, Myofibroblasten könnten eine entscheidende Rolle bei der Entstehung der Kollagentertiärstruktur spielen. In der vorliegenden Studie sollte aufgeklärt werden, ob Myofibroblasten im intakten ovinen vorderen Kreuzband und seinem freien Sehnentransplantat nach VKB-Ersatz während des Remodelings wieder auftaucht. 36 ausgewachsene Merinoschafe erhielten einen vorderen Kreuzbandersatz mittels ipsilateralem Flexorsehnentransplantat. Nach je 6, 9, 12, 24, 52 und 104 Wochen wurden 6 Tiere getötet und das mittlere Drittel des Kreuzbandtransplantates histologisch aufgearbeitet. Neben konventionellen Färbungen zur Auswertung von Gesamtzellzahl und Crimpstruktur wurden immunhistochemische Färbungen mit anti-v. Willebrandt Factor (Factor VIII) zum Nachweis von Endothelzellen der Gefäßwand und anti-alpha-smooth-muscle Aktin zum Nachweis von Myofibroblasten durchgeführt. In Querschnittpräparaten, je in 3 Zonen (subsynovial, intermediär und zentral) unterteilt, wurden Gefäßanschnitte ausgezählt. In Längsschnittpräparaten wurden Myofibroblasten nachgewiesen. Die Auswertungen wurden mit Hilfe eines digitalen Bildanalysesystems vorgenommen. Die Untersuchungen zur Revaskularisierung zeigten von peripher nach zentral über die Zeit einwachsende Kapillaren. Die größte Dichte an Gefäßanschnitten wurde nach 6 Wochen gefunden, der Gefäßstatus des nativen VKB wurde nach 24 Wochen erreicht. Myofibroblasten konnten sowohl im intakten VKB als auch im Flexorsehnentransplantat vor Implantation nachgewiesen werden. Weiterhin konnten Myofibroblasten erstmalig auch im remodelierenden Bandgewebe bereits nach 6 Wochen innerhalb neu gebildeter Kollagenfasern identifiziert werden. Die vorliegende Studie konnte damit erstmalig die Kinetik der endoligamentären Revaskularisierung auf kapillärer Ebene darstellen. Im vorliegenden Modell war die Revaskularisierung wesentlich früher abgeschlossen als zuvor beschrieben. Myofibroblasten stellen einen regulären Bestandteil sowohl des nativen als auch des remodelierenden VKB dar. Dabei könnten diese Zellen eine wichtige Rolle bei der Wiedererlangung der Gewebehomöostase durch die Ausbildung der Kollagentertiärstruktur spielen. Die Präsenz dieser Zellen während der frühen Remodellingphase läßt weiterhin vermuten, daß alpha smooth muscle Actin exprimierende Zellen in der frühsten Phase der Bildung von Kollagenfibrillen mitbeteiligt sind.After replacement of the anterior cruciate ligament with a free tendon autograft, the substitute initially is avascular and without a synovial surface. To ensure long-term survival, the graft must become revascularised. Despite numerous studies on the topic, there still is controversial discussion regarding revascularisation. The first aim of the current study was to investigate the endoligamentous microcapillary revascularisation of the free tendon graft after anterior cruciate ligament replacement with time. Furthermore degeneration and reformation of the extracellular matrix during remodeling of the anterior cruciate ligament graft was to elucidate. Contractile fibroblastic cells expressing the alpha-smooth muscle actin isoform, so called myofibroblasts, have been identified to play a possible role during the healing of the medial collateral ligament by means of restoring the tissue s in situ strain via extracellular matrix contraction. Recently, these cells have also been identified to be a normal part of the human anterior cruciate ligament. It has been hypothesised that myofibroblasts play a role in wrinkling of the extracellular matrix. Therefore the second aim of the current study was to identify myofibroblasts in the intact ovine anterior cruciate ligament and their reoccurrence in a free autologous tendon graft during remodeling after anterior cruciate ligament reconstruction. Thirty-six mature sheep had an anterior cruciate ligament reconstruction with an ipsilateral flexor tendon split graft. Besides conventional staining to analyse total cell density and collagen crimp, midsubstance tissue samples were immunostained for von Willebrandt factor (Factor VIII) to detect the endothelial cells of capillaries and for a-smooth muscle actin to identify myofibroblasts. For vessel detection cross sections of the samples were determined in three zones (subsynovial, intermediate, and center of the graft). Myofibroblast distribution was analysed in longitudinal sections. Evaluation was performed at 6, 9, 12, 24, 52, and 104 weeks by means of histomorphometry using a digital imaging analysis system. The observations showed that capillary vessels, which originate from the synovial envelope, invaded the avascular graft tissue from the surface toward the center zone. The highest level of vascular density was found after 6 weeks, reaching the vascular status of the native anterior cruciate ligament after 24 weeks. Myofibroblasts were identified in the intact ovine anterior cruciate ligament as well as in the flexor tendon graft prior to implantation. During remodeling first myofibroblasts were found at 6 weeks within newly formed fibre bundles. At 24, 52, and 104 weeks myofibroblast distribution and cell density was similar to that of the intact ovine anterior cruciate ligament. The current study has shown, for the first time, the kinetics of an endoligamentous revascularisation of a free tendon graft at the capillary level. In the current model, the process of revascularisation terminated earlier than previously described. Furthermore the current study has shown that alpha-smooth muscle actin containing fibroblastic cells are a regular part of the intact as well as the remodeled anterior cruciate ligament. There is evidence, that myofibroblasts may be involved in maintaining tissue homeostasis in the mature ligament e.g. by means of crimp formation. The presence of these cells during the early remodeling may further indicate that alpha-smooth muscle actin containing fibroblastic cells are involved in the earliest stages of fibre bundle formation