The oncofetal gene survivin is re-expressed in osteoarthritis and is required for chondrocyte proliferation in vitro

Background Regulation of cell death and cell division are key processes during chondrogenesis and in cartilage homeostasis and pathology. The oncogene survivin is considered to be critical for the coordination of mitosis and maintenance of cell viability during embryonic development and in cancer, and is not detectable in most adult differentiated tissues and cells. We analyzed survivin expression in osteoarthritic cartilage and its function in primary human chondrocytes in vitro. Methods Survivin expression was analyzed by immunoblotting and quantitative real-time PCR. The localization was visualized by immunofluorescence. Survivin functions in vitro were investigated by transfection of a specific siRNA. Results Survivin was expressed in human osteoarthritic cartilage, but was not detectable in macroscopically and microscopically unaffected cartilage of osteoarthritic knee joints. In primary human chondrocyte cultures, survivin was localized to heterogeneous subcellular compartments. Suppression of survivin resulted in inhibition of cell cycle progression and sensitization toward apoptotic stimuli in vitro. Conclusions The present study indicates a role for survivin in osteoarthritic cartilage and human chondrocytes. In vitro experiments indicated its involvement in cellular division and viability. Learning more about the functions of survivin in chondrocyte biology might further help toward understanding and modulating the complex processes of cartilage pathology and regeneration

The antiapoptotic gene survivin is highly expressed in human chondrosarcoma and promotes drug resistance in chondrosarcoma cells in vitro

Background Chondrosarcoma is virtually resistant to chemotherapy and radiation therapy. Survivin, the smallest member of the inhibitor of apoptosis protein family, is a critical factor for tumor progression and resistance to conventional therapeutic approaches in a wide range of malignancies. However, the role of survivin in chondrosarcoma has not been well studied. We examined the importance of survivin gene expression in chondrosarcoma and analysed its influences on proliferation, apoptosis and resistance to chemotherapy in vitro. Methods Resected chondrosarcoma specimens from which paraffin-embedded tissues could be extracted were available from 12 patients. In vitro experiments were performed in human chondrosarcoma cell lines SW1353 and Hs819.T. Immunohistochemistry, immunoblot, quantitative PCR, RNA interference, gene-overexpression and analyses of cell proliferation and apoptosis were performed. Results Expression of survivin protein was detected in all chondrosarcoma specimens analyzed, while undetectable in adult human cartilage. RNA interference targeting survivin resulted in a G2/M-arrest of the cell cycle and led to increased rates of apoptosis in chondrosarcoma cells in vitro. Overexpression of survivin resulted in pronounced resistance to doxorubicin treatment. Conclusions These findings indicate that survivin plays a role in the pathogenesis and pronounced chemoresistance of high grade chondrosarcoma. Survivin antagonizing therapeutic strategies may lead to new treatment options in unresectable and metastasized chondrosarcoma

Minimally invasive computer-navigated total hip arthroplasty, following the concept of femur first and combined anteversion: design of a blinded randomized controlled trial

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Impingement can be a serious complication after total hip arthroplasty (THA), and is one of the major causes of postoperative pain, dislocation, aseptic loosening, and implant breakage. Minimally invasive THA and computer-navigated surgery were introduced several years ago. We have developed a novel, computer-assisted operation method for THA following the concept of "femur first"/"combined anteversion", which incorporates various aspects of performing a functional optimization of the cup position, and comprehensively addresses range of motion (ROM) as well as cup containment and alignment parameters. Hence, the purpose of this study is to assess whether the artificial joint's ROM can be improved by this computer-assisted operation method. Second, the clinical and radiological outcome will be evaluated.</p> <p>Methods/Design</p> <p>A registered patient- and observer-blinded randomized controlled trial will be conducted. Patients between the ages of 50 and 75 admitted for primary unilateral THA will be included. Patients will be randomly allocated to either receive minimally invasive computer-navigated "femur first" THA or the conventional minimally invasive THA procedure. Self-reported functional status and health-related quality of life (questionnaires) will be assessed both preoperatively and postoperatively. Perioperative complications will be registered. Radiographic evaluation will take place up to 6 weeks postoperatively with a computed tomography (CT) scan. Component position will be evaluated by an independent external institute on a 3D reconstruction of the femur/pelvis using image-processing software. Postoperative ROM will be calculated by an algorithm which automatically determines bony and prosthetic impingements.</p> <p>Discussion</p> <p>In the past, computer navigation has improved the accuracy of component positioning. So far, there are only few objective data quantifying the risks and benefits of computer navigated THA. Therefore, this study has been designed to compare minimally invasive computer-navigated "femur first" THA with a conventional technique for minimally invasive THA. The results of this trial will be presented as soon as they become available.</p> <p>Trial registration number</p> <p>DRKS00000739</p

Bedeutung der Einflussfaktoren Schmerz und Medikation in Bezug auf die Länge der Hospitalisationsphase und der perioperativen Rekonvaleszenz nach proximalen Femurfrakturen

Die proximale Femurfraktur ist eine typische Verletzung des alten Menschen mit weltweit steigender Inzidenz aufgrund des demografischen Wandels. Neben der ökonomischen Herausforderung für die Gesellschaft stellt das Trauma für die meist multimorbiden Patienten häufig eine schwere Belastung dar. Inzwischen wurde wissenschaftlich belegt, dass eine lange akutstationäre Verweildauer mit einem erhöhten Risiko für postoperative Komplikationen und Mortalität assoziiert ist, allerdings wurde bisher noch kein optimaler Entlasszeitpunkt bestimmt. Mit der Absicht Patienten so früh wie möglich zu entlassen, müssen die Einflussfaktoren einer verlängerten Hospitalisation eruiert werden. Sowohl große perioperative Schmerzen als auch die Polypharmazie stehen in Verbindung mit einer erhöhten Komplikationsrate. Ziel dieser Studie war es den Einfluss der Faktoren Schmerz und Medikation auf die Verweildauerlänge zu untersuchen. In der prospektiven Beobachtungsstudie wurden im Universitätsklinikum Marburg von November 2013 bis November 2014 alle Patienten mit operativ versorgter proximaler Femurfraktur über die gesamte Liegedauer evaluiert. Erhoben wurden unter anderen der BMI, die ASA-Klasse und der MMST. Der tatsächliche Entlasszeitpunkt wurde einem hypothetischen, frühestmöglichen Entlasszeitpunkt gegenübergestellt und deren Differenz ermittelt. Die Schmerzerhebung erfolgte täglich durch eine numerisch-kombinierte Schmerzskala. Es wurde die Medikationshöhe bei Aufnahme und Entlassung sowie deren Differenz ermittelt. Zudem wurden die Medikamente in sechs Gruppen eingeteilt und numerisch aufgeführt. Eine Polypharmazie wurde mit der Einnahme von >5 Medikamenten definiert. Das durchschnittlich 81,9 (±7,6) Jahre alte Patientenkollektiv von 135 eingeschlossenen Studienteilnehmern war zu 73% weiblichen Geschlechts. Der tatsächliche Entlasszeitpunkt lag bei 14,4 (±5,1) Tagen, während der fiktive, frühestmögliche Entlasszeitpunkt nach 10,7 (±5,1) Tagen erreicht wurde. Ein hochsignifikanter Unterschied (p<0,01) mit einer Differenz der beiden Zeitpunkte von 3,7 (±3,7) wurde bestätigt. Die SxA betrugen 3,0 (±3,2), während die SxER mit 1,8 (±2,5) am niedrigsten und die SxEB mit 3,5 (±2,6) am höchsten lagen. Die MedA betrug 6,7 (±4,2); die MedE 9,7 (±3,0). Perioperativ kam es bei 82,1% zu einer Medikamentenerhöhung, einer Polypharmazie von 47,4% und einer exzessiven Polypharmazie von 50,4%. Bis auf eine Ausnahme nahmen alle Patienten kardiovaskuläre, metabolisch/hormonelle und Neuropharmaka ein. Eine Korrelation zu der Verweildauerlänge zeigte sich weder bei den perioperativen Schmerzen noch bei der Medikation. Das untersuchte Gesamtkollektiv passt anhand der erhobenen Alters- und Geschlechtsstrukturen sowie der Multimorbidität gut in das typische Profil der Patienten mit proximaler Femurfraktur. Die hohe Diskrepanz der Entlasszeitpunkte weist auf die Notwendigkeit einer Anpassung des Entlassmanagements hin. Angesichts der unterschiedlichen Genesungsverläufe von Patienten kann jedoch kein allgemeiner, konkreter Entlasszeitpunkt festgelegt werden. Insgesamt fielen die SxA und die SxEB zwar geringer aus als in vergleichbaren Studien, allerdings lässt sich nicht erschließen, ob dies aus einer besseren Analgesie oder anderen Faktoren resultiert. Das höchste Schmerzlevel fand sich bei SxEB, weshalb besonders während der postoperativen Mobilisation auf eine adäquate Analgesie geachtet werden sollte. Die MedA und MedE entsprachen zusammenfassend zwar weitestgehend vergleichbaren Studien, jedoch kam es zu einer perioperativen Medikamentenerhöhung, einem vermehrten Gebrauch von UAW- und AMI-auslösenden Substanzklassen sowie einer beinahe einheitlichen Polypharmazie. Damit stellte das untersuchte Kollektiv eine Hochrisikogruppe dar. Der fehlende Zusammenhang der Verweildauerlänge zu den perioperativen Schmerzen und der Pharmakotherapie dieser Studie im Vergleich zu anderen, erfordert weitere Studien mit großer Stichprobengröße und einem Design, welches es ermöglicht die Kausalität weiterhin zu untersuchen. Ziel zukünftiger Forschungen sollte es sein, qualitative Entlasskriterien oder ein Assessment zu entwickeln, anhand derer ein patientenindividueller optimaler Entlasszeitpunkt ermittelt werden kann. Die Identifikation weiterer Einflussfaktoren könnte bei der Entwicklung des optimierten Entlassmanagements helfen. Eine Optimierung könnte so langfristig das Patientenoutcome verbessern sowie die ökonomisch-logistische Belastung dieses Traumas verringern

Modelling of kinematics and dynamics of the IPAnema 3 cable robot for simulative analysis

This paper covers the kinematics and dynamics modelling of the mechatronic model for a 6 DOF cable-driven parallel robot and derives a real-time capable simulation model for such robots. The governing equations of motion for the platform are derived using Newton-Euler formalism, furthermore, the pulley kinematics of the winches and a linear spring-damper based cable model is introduced. Once the equations of motion are derived, closed-form force distribution is implemented and simulation results of the real-time capable model for the cable-driven parallel robot IPAnema3 are presented. Given the real-time capability, the presented model can be used for hardware-in-the-loop simulation or controller design, but also for case studies of highly dynamic or large-scale robots

Entwicklung und Etablierung eines auf sekundären, murinen Osteoblasten und Fibroblasten beruhenden Co-Kultur-Modells zur genomischen Analyse von Wachstums- und Differenzierungsfaktoren und Evaluierung dieser neuen Methode am Beispiel des Bone Morphogenetic Proteins 7

Die Verletzungen der Kreuzbandstrukturen des Kniegelenkes nehmen eine zentrale Bedeutung in der Orthopädie und Unfallchirurgie ein und weisen aufgrund der hohen Inzidenz eine sozioökonomische Relevanz auf. Eine operative Versorgung der vorderen Kreuzbandruptur wird vor allem bei Instabilitäten des Kniegelenkes durchgeführt, um Folgeschädigungen wie beispielsweise sekundäre Meniskusläsionen oder die Entwicklung einer posttraumatischen Gonarthrose zu vermeiden. Trotz der kontinuierlichen Optimierung der operativen Versorgung nach Ruptur des vorderen Kreuzbandes zeigen sich weiterhin hohe Re-Ruptur-Raten, welche einerseits durch noch unzureichende OP-Techniken und ungenügende Patienten-Compliance und andererseits durch biologisches Transplantatversagen zustande kommen. In diesem Zusammenhang stellen die komplexen biologischen Prozesse (Inflammation, Reparatur, Remodelling) der Knochen-Sehnen-Integration einen wichtigen Forschungsschwerpunkt dar, um die mangelhafte Transplantat-Einheilung zu verstehen und letztendlich die zeitgerechte und stabile ossäre Inkorporation von Sehnen-Transplantaten zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang nehmen mit den Osteoblasten und Fibroblasten zwei Zelltypen eine zentrale Rolle im Prozess der ossären Sehnen-Integration und der Bildung extrazellulärer Knochen- und Sehnen-Matrix ein. Dabei legen zahlreiche Studien die Vermutung nahe, dass osteoinduktive Substanzen wie beispielsweise das Bone Morphogenetic Protein-7 (BMP7), welches sich bereits zur Behandlung von aseptischen Pseudarthrosen etabliert hat, die Knochen-Sehnen-Integration positiv beeinflussen. Unklar verbleiben jedoch weiterhin die molekularbiologischen und zellbiologischen Abläufe im Bereich des Knochen-Sehnen-Übergangs und die spezifischen Wirkungsmechanismen besagter osteoinduktiver Proteine. Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel, ein standardisiertes Co-Kultur-Modell zur Simulation und Erforschung der Interaktion von Osteoblasten und Fibroblasten aufzubauen und damit eine kontrollierte Analyse der spezifischen Effekte einmaliger und multipler Stimulation mit BMP7 auf die Knochen-Sehnen-Einheilung zu ermöglichen. Im Rahmen dieser Studie konnte ein standardisiertes, an Wang et al. (2007) angelehntes in vitro Co-Kultur-Modell, bestehend aus sekundären osteoblastischen und fibroblastischen Zellen muriner Herkunft in einem temporären Zwei-Kammer-Kultivierungs-System, etabliert werden, welches sich durch eine einfache Handhabung auszeichnet und als Hochdurchsatz-Verfahren eingesetzt werden kann. In diesem Modell diente eine Agarose-Trennschicht zur vorübergehenden Separation der zuvor genannten Zellen, wobei die Entfernung der Trennschicht die Interaktion der beteiligten Zelllinien ermöglichte. Beruhend auf diesem Modell wurden die Auswirkungen einer einfachen und einer mehrfachen Stimulation der osteoblastischen und fibroblastischen Zellen mit rekombinantem humanen BMP7 (rhBMP7) untersucht und die Ergebnisse hinsichtlich statistisch signifikanter Veränderungen ausgewertet. Histologisch zeigte sich in dieser Studie einerseits eine dosisabhängige und andererseits eine von der Anzahl der Stimulationen abhängige förderliche Wirkung der rhBMP7-Applikation. Es konnte mikroskopisch nachgewiesen werden, dass durch die rhBMP7-Hinzugabe eine beschleunigte Migration und Proliferation der osteoblastischen und fibroblastischen Zellen in die Interaktions-Zone resultierte. Diese Beobachtungen deckten sich mit den Ergebnissen der in dieser Studie durchgeführten molekularbiologischen Analysen spezifischer Markergene der Osteogenese. Über qRT-PCR konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass eine rhBMP7-Stimulation eine dosisabhängige Steigerung der Alp1-, Col1a1- und Bglap-Genexpression in den osteoblastischen Zellen im Sinne einer gesteigerten Knochenmatrix-Bildung bewirkte. Eine in der Literatur beschriebene Spp1-Genexpressions-Verstärkung in den osteoblastischen Zellen konnte in dieser Studie nicht nachgewiesen werden. Für die fibroblastischen Zellen zeigte sich durch die rhBMP7-Stimulation eine erhöhte Runx2-, Col1a1-, Alp1-, und Bglap-Genexpression. Diese Resultate legten erstaunlicherweise nahe, dass die fibroblastischen Zellen osteogene Eigenschaften ausbilden beziehungsweise annehmen und damit eine Transdifferenzierung zu funktionsfähigen Osteoblasten durchlaufen. Die in dieser Studie präsentierten Ergebnisse lassen vermuten, dass die Knochen-Sehnen-Integration vor allem dadurch zustande kommt, dass in der Kontaktzone zwischen Sehnen- und Knochengewebe einerseits die Osteoblasten vermehrt Knochenmatrix bilden und andererseits die Fibroblasten zu Osteoblasten transdifferenzieren um Knochenmatrix auszubauen und um das Sehnengewebe dadurch ossär zu integrieren. Da viele der molekularbiologischen und zellbiologischen Abläufe der Knochen-Sehnen-Einheilung noch unklar verbleiben, bedarf es weiterer Untersuchungen zur Generierung eines besseren Verständnis für die Prozesse der ossären Sehnen-Integration und zur Entwicklung von therapeutischen Ansätzen

The Effect of Cyclooxygenase Inhibition on Tendon-Bone Healing in an In Vitro Coculture Model

The effects of cyclooxygenase (COX) inhibition following the reconstruction of the anterior cruciate ligament remain unclear. We examined the effects of selective COX-2 and nonselective COX inhibition on bone-tendon integration in an in vitro model. We measured the dose-dependent effects of ibuprofen and parecoxib on the viability of lipopolysaccharide- (LPS-) stimulated and unstimulated mouse MC3T3-E1 and 3T3 cells, the influence on gene expression at the osteoblast, interface, and fibroblast regions measured by quantitative PCR, and cellular outgrowth assessed on histological sections. Ibuprofen led to a dose-dependent suppression of MC3T3 cell viability, while parecoxib reduced the viability of 3T3 cultures. Exposure to ibuprofen significantly suppressed expression of Alpl (P < 0.01), Bglap (P < 0.001), and Runx2 (P < 0.01), and although parecoxib reduced expression of Alpl (P < 0.001), Fmod (P < 0.001), and Runx2 (P < 0.01), the expression of Bglap was increased (P < 0.01). Microscopic analysis showed a reduction in cellular outgrowth in LPS-stimulated cultures following exposure to ibuprofen and parecoxib. Nonselective COX inhibition and the specific inhibition of COX-2 led to region-specific reductions in markers of calcification and cell viability. We suggest further in vitro and in vivo studies examining the biologic and biomechanical effects of selective and nonselective COX inhibition

Operative treatment of geriatric ankle fractures with conventional or locking plates. A retrospective case-control study

Background: The incidence of geriatric ankle fractures continues to rise due to demographic changes. While locking plates have become standard implants for injuries of other body regions, clinical studies on their use for geriatric ankle fractures are rare. Methods: Therefore, a retrospective case-control study, including 333 patients with a mean age of 73.5 years was performed. 263 patients underwent operative fixation with one- third tubular plates and 70 were treated with locking plates. Early outcomes and complication rates of locking plates as compared with conventional one- third tubular plates are described. Results: In the present study, patients treated with locking plates were older and suffered from more severe fracture patterns. In addition, these patients had more severe comorbidities. Treatment with conventional or locking plate fixation resulted in a comparable complication and revision rate. A matched pair analysis showed significantly more complications and required revision surgeries and a trend towards more implant failures in the group that underwent conventional plating. Conclusions: Therefore, we conclude that precontoured locking plates represent an appropriate treatment option for severe ankle fractures in patients suffering from relevant co-morbidities. Prospective randomized trials are warranted to prove superiority of locking plates for treatment of geriatric ankle fractures. (C) 2018 European Foot and Ankle Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved