Words: structure, meaning, acquisition, processing

By bringing together experts of various scientific domains and different theoretical inclinations, the second NetWordS Summer school contributed to advance the current awareness of theoretical, typological, psycholinguistic, computational and neurophysiological evidence on the structure and processing of words, with a view to fostering novel methods of research and assessment for grammar architecture and language physiology

Effect of sonic hedgehog/β-TCP composites on bone healing within the critical-sized rat femoral defect

The creation of entirely synthetically derived bone substitute materials which are as effective as autologous bone grafts is desirable. Osteogenesis involves the concerted action of several proteins within a signaling cascade. Hedgehog proteins act upstream of this cascade, inducing the expression of various bone morphogenetic proteins (BMPs) and promoting physiological bone healing. Therefore, the hypothesis that hedgehog signaling in bone defects improves bone healing more than BMP signaling alone was tested. Recombinant N-terminal sonic hedgehog protein (N-SHh), BMP-2 or a combination of the two was added to β-tricalcium phosphate (β-TCP) and 5-mm femoral midshaft defects in nude rats were filled with these composites. The defects were stabilized with mini-plates. After eight weeks, the animals were sacrificed and the femora were explanted. The radiological evaluation was followed by a three-point bending test and histological examination. BMP-2/β-TCP composites showed a trend of increased stiffness compared with the controls (β-TCP without protein). N-SHh/β-TCP composites had lower stiffness compared with the control group and the N-SHh/BMP-2/β-TCP composites also had lower average stiffness compared with the controls (all not significant). Histomorphometry, however, revealed abundant cartilage and bone core formation in the N-SHh-composite groups. The sum of the new cartilage and bone was highest in the combination group N-SHh/BMP-2 (not significant). The addition of N-SHh to bone substitute materials appears to delay bone healing at the applied concentration and observation time but also showed a trend for higher amounts of ossifying cartilage

Human endothelial-like differentiated precursor cells maintain their endothelial characteristics when cocultured with mesenchymal stem cell and seeded onto human cancellous bone

Introduction. Cancellous bone is frequently used for filling bone defects in a clinical setting. It provides favourable conditions for regenerative cells such as MSC and early EPC. The combination of MSC and EPC results in superior bone healing in experimental bone healing models. Materials and Methods. We investigated the influence of osteogenic culture conditions on the endothelial properties of early EPC and the osteogenic properties of MSC when cocultured on cancellous bone. Additionally, cell adhesion, metabolic activity, and differentiation were assessed 2, 6, and 10 days after seeding. Results. The number of adhering EPC and MSC decreased over time; however the cells remained metabolically active over the 10-day measurement period. In spite of a decline of lineage specific markers, cells maintained their differentiation to a reduced level. Osteogenic stimulation of EPC caused a decline but not abolishment of endothelial characteristics and did not induce osteogenic gene expression. Osteogenic stimulation of MSC significantly increased their metabolic activity whereas collagen-1α and alkaline phosphatase gene expressions declined. When cocultured with EPC, MSC’s collagen-1α gene expression increased significantly. Conclusion. EPC and MSC can be cocultured in vitro on cancellous bone under osteogenic conditions, and coculturing EPC with MSC stabilizes the latter’s collagen-1α gene expression

Delayed wound repair in sepsis is associated with reduced local pro-inflammatory cytokine expression

Sepsis is one of the main causes for morbidity and mortality in hospitalized patients. Moreover, sepsis associated complications involving impaired wound healing are common. Septic patients often require surgical interventions that in-turn may lead to further complications caused by impaired wound healing. We established a mouse model to the study delayed wound healing during sepsis distant to the septic focus point. For this reason cecal ligation and puncture (CLP) was combined with the creation of a superficial wound on the mouse ear. Control animals received the same procedure without CPL. Epithelialization was measured every second day by direct microscopic visualization up to complete closure of the wound. As interplay of TNF-α, TGF-β, matrix metalloproteinases (MMP), and tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMP) is important in wound healing in general, TNF-α, TGF-β, MMP7, and TIMP1 were assessed immunohistochemical in samples of wounded ears harvested on days 2, 6, 10 and 16 after wounding. After induction of sepsis, animals showed a significant delay in wound epithelialization from day 2 to 12 compared to control animals. Complete wound healing was attained after mean 12.2± standard deviation (SD) 3.0 days in septic animals compared to 8.7± SD 1.7 days in the control group. Septic animals showed a significant reduction in local pro-inflammatory cytokine level of TNF-α on day 2 and day 6 as well as a reduced expression of TGF-β on day 2 in wounds. A significant lower expression of MMP7 as well as TIMP1 was also observed on day 2 after wounding. The induction of sepsis impairs wound healing distant to the septic focus point. We could demonstrate that expression of important cytokines for wound repair is deregulated after induction of sepsis. Thus restoring normal cytokine response locally in wounds could be a good strategy to enhance wound repair in sepsis

High calcium bioglass enhances differentiation and survival of endothelial progenitor cells, inducing early vascularization in critical size bone defects

Early vascularization is a prerequisite for successful bone healing and endothelial progenitor cells (EPC), seeded on appropriate biomaterials, can improve vascularization. The type of biomaterial influences EPC function with bioglass evoking a vascularizing response. In this study the influence of a composite biomaterial based on polylactic acid (PLA) and either 20 or 40% bioglass, BG20 and BG40, respectively, on the differentiation and survival of EPCs in vitro was investigated. Subsequently, the effect of the composite material on early vascularization in a rat calvarial critical size defect model with or without EPCs was evaluated. Human EPCs were cultured with β-TCP, PLA, BG20 or BG40, and seeding efficacy, cell viability, cell morphology and apoptosis were analysed in vitro. BG40 released the most calcium, and improved endothelial differentiation and vitality best. This effect was mimicked by adding an equivalent amount of calcium to the medium and was diminished in the presence of the calcium chelator, EGTA. To analyze the effect of BG40 and EPCs in vivo, a 6-mm diameter critical size calvarial defect was created in rats (n = 12). Controls (n = 6) received BG40 and the treatment group (n = 6) received BG40 seeded with 5×105 rat EPCs. Vascularization after 1 week was significantly improved when EPCs were seeded onto BG40, compared to implanting BG40 alone. This indicates that Ca2+ release improves EPC differentiation and is useful for enhanced early vascularization in critical size bone defects

C-Jun N-terminal kinase 2 promotes liver injury via the mitochondrial permeability transition after hemorrhage and resuscitation

Hemorrhagic shock leads to hepatic hypoperfusion and activation of mitogen-activated stress kinases (MAPK) like c-Jun N-terminal kinase (JNK) 1 and 2. Our aim was to determine whether mitochondrial dysfunction leading to hepatic necrosis and apoptosis after hemorrhage/resuscitation (H/R) was dependent on JNK2. Under pentobarbital anesthesia, wildtype (WT) and JNK2 deficient (KO) mice were hemorrhaged to 30 mm Hg for 3 h and then resuscitated with shed blood plus half the volume of lactated Ringer's solution. Serum alanine aminotransferase (ALT), necrosis, apoptosis and oxidative stress were assessed 6 h after resuscitation. Mitochondrial polarization was assessed by intravital microscopy. After H/R, ALT in WT-mice increased from 130 U/L to 4800 U/L. In KO-mice, ALT after H/R was blunted to 1800 U/l (P < 0.05). Necrosis, caspase-3 activity and ROS were all substantially decreased in KO compared to WT mice after H/R. After sham operation, intravital microscopy revealed punctate mitochondrial staining by rhodamine 123 (Rh123), indicating normal mitochondrial polarization. At 4 h after H/R, Rh123 staining became dim and diffuse in 58% of hepatocytes, indicating depolarization and onset of the mitochondrial permeability transition (MPT). By contrast, KO mice displayed less depolarization after H/R (23%, P < 0.05). In conclusion, JNK2 contributes to MPT-mediated liver injury after H/R

Beschleunigte Knochenheilung durch frühe Vaskularisierung mittels Implantation von EPC und MSC auf beta-TCP im Knochendefektmodell der Ratte

Fragestellung: In einem ausgedehnten Knochendefekt kann das Einwachsen von knochenbildenden Zellen limitiert sein, da ohne Gefässe die Ernährung der regenerativen Zellen im Knochenkonstrukt insuffizient ist. Endotheliale Progenitorzellen (EPC) sind wichtig bei der Neovaskularisierung. Die frühe Vaskularisierung von grossen Knochendefekten kann für das Überleben und die Funktion von mesenchymalen Stammzellen (MSC) und knochenbildenden Zellen entscheidend sein. Kann die Implantation von EPC und MSC auf osteokonduktiven beta-Tricalciumphosphat (beta-TCP) in einem "critical-size" Knochendefekt des Femur von athymischen Ratten die frühe Vaskularisierung und die Knochenheilung in vivo verbessern? Methodik: Humane EPC wurden aus Buffy-Coat und humane MSC aus Knochenmarkaspirat durch Dichtezentrifugation isoliert. 2.5 x 105 kultivierte und differenzierte EPC und MSC wurden in vitro auf beta-TCP geladen. In 145 athymischen, männlichen Ratten wurde das Femur osteotomiert, ein 5 mm Knochendefekt erzeugt und mit Fixateur externe stabilisiert. Die Knochendefekte wurden mit beta-TCP (Gruppe 1), beta-TCP und MSC (Gruppe 2), beta-TCP und EPC (Gruppe 3), beta-TCP und EPC und MSC (Gruppe 4) oder autologem Knochen (Gruppe 5) gefüllt. Nach 1 Woche (n=40), 4 Wochen (n=40), 8 Wochen (n=40) und 12 Wochen (n=25) wurden die Ratten getötet. Bei Pinlockerung wurde die Ratte ausgeschlossen. Die (immun)histologische Analyse (Färbung mit HE, VEGF-R2, vWF) der Vaskularisierung und Knochenneubildung erfolgte mit Image-Analysis-System. Nach 8 und 12 Wochen erfolgte ein µCT und ein 4-Punkte-Biegungstest. Für die statistische Analyse wurde der Kruskal-Wallis-Test verwendet. Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Nach 1 Woche zeigte sich bei der Implantation von EPC/MSC und EPC allein signifikant mehr primitive vaskuläre Plexus (p=0.01;p=0.048) als in Vergleichsgruppen. Im Vergleich zur TCP Gruppe war in allen anderen Versuchsgruppen signifikant mehr Knochenneubildung zu sehen (p<0.01). Ausserdem war in der EPC/MSC-Gruppe signifikant mehr Knochenbildung zu erkennen als in der MSC-Gruppe (p=0.03). Nach 12 Wochen zeigten alle Gruppen eine knöcherne Durchbauung des Defektes, jedoch zeigten bereits 8 Wochen nach Implantation von MSC/EPC 83% der Defekte eine stabile, knöcherne Durchbauung. Bei der Implantation von MSC kam es in 18% der Knochendefekte zum knöchernen Durchbau. Alle anderen experimentellen Gruppen zeigten nach 8 Wochen keine knöcherne Durchbauung. Diese Resultate konnten im µCT, biomechanischen Test und in der Histologie quantifiziert werden. EPC scheinen die frühe Vaskularisierung innerhalb eines Knochenkonstrukt in vivo zu stimulieren und das Einwachsverhalten von MSC zu verbessern, was zu einer beschleunigten Knochenheilung im Knochendefektmodell der Ratte führt

Wertigkeit der Kernspintomographie bei kindlichen Knieverletzungen

Einleitung: Die Diagnostik kindlicher Knieverletzungen wird heutzutage häufig durch die Kernspintomographie ergänzt, um relevante Kniebinnenschäden zu erkennen. Der klinische Nutzen dieser Zusatzuntersuchung wird in Abhängigkeit vom Beschwerdebild des Patienten und in Relation zum apparativen und wirtschaftlichen Aufwand unterschiedlich bewertet. Ziel dieser Studie war es, die Bedeutung der Kernspintomographie in Abhängigkeit von der klinischen Verdachtsdiagnose und dem arthroskopischen Befund zu bewerten. Material und Methoden: Es wurden insgesamt 195 Patienten im Alter von 3 bis 17 Jahren in diese Studie aufgenommen. 83 dieser Patienten wurden aufgrund der klinischen Diagnose unmittelbar der Kernspintomographie zugeführt. 165 der Patienten wurden, entweder aufgrund der klinischen Untersuchung, oder aufgrund des Befunds der Kernspintomographie, arthroskopiert. Ergebnisse: Die klinische Verdachtsdiagnose wurde bei 117 der 165 Patienten (71%), bei denen eine Arthroskopie durchgeführt wurde, bestätigt. Die größten Übereinstimmungen der Diagnosen in den unterschiedlichen Verfahren gab es dabei bei der Verdachtsdiagnose Patellaluxation (87%) und bei der Verdachtsdiagnose ligamentäre Verletzung (74%). Die Verdachtsdiagnose einer Meniskusläsion brachte eine Übereinstimmung von 48%.Von den 83 Patienten, bei denen eine kernspintomographische Untersuchung durchgeführt wurde, wurden daraufhin 53 Patienten arthroskopiert und 30 Patienten konservativ behandelt. Der MRT Befund wurde in der durchgeführten Arthroskopie bei 42 Patienten (81%) bestätigt. Die MRT Diagnose Patellaluxation wurde hierbei in allen Fällen (100%) in der Arthroskopie bestätigt. Die Übereinstimmungen der Kernspindiagnose einer ligamentären Läsion lag bei 83% und die Übereinstimmung bei der Meniskusverletzung bei 56%.Bei den 30 Patienten, die ausschließlich die Kernspintomographie erhielten und daraufhin konservativ behandelt wurden, wurden hauptsächlich Band- und Meniskuseinblutungen (37%) und extraartikuläre Veränderungen wie Bone Bruise, Fibrom oder Exostose (13%) im MRT diagnostiziert. Letztlich konnte durch den Einsatz der Kernspintomographie der Anteil der rein diagnostischen Arthroskopien von 22% auf 13% reduziert werden. Schlussfolgerung: Bei klinischem Verdacht auf eine Meniskus- oder Bandverletzung ist die Kernspintomographie ein wertvolles Hilfsmittel zur Überprüfung der Diagnose, da häufig klinisch keine sichere Beurteilung möglich ist. Bei der klinischen Verdachtsdiagnose einer Patellaluxation ist die Kernspintomographie zur Diagnosesicherung selten erforderlich, kann jedoch zur Beurteilung von Begleitverletzungen (z.B. Flake Frakturen) wertvolle Zusatzinformationen liefern. Bei klinisch unklarem Befund kann die Anzahl rein diagnostischer Arthroskopien deutlich gesenkt werden

Objektiv strukturierte Bewertung einer Hautnaht am Modell : ist die direkte Beobachtung der video-basierten Beobachtung überlegen? ; Poster

Poster Einleitung: OSCEs werden immer häufiger in der Ausbildung von Studierenden eingesetzt. Die Einführung eines OSCEs im fach Chirurgie ist in Planung. Durch die große Anzahl von Studierenden pro Semester oder Studienjahr (400 Studierende in Frankfurt) ist die Durchführung einer OSCE Prüfung mit großem personellen Aufwand verbunden. Vor allem während der Prüfung müssen eine Vielzahl von Chirurgen simultan zu Prüfungszwecken zur Verfügung stehen. Ziel der Studie war es, zu überprüfen, ob eine video-basierte Bewertung einer „Nahtstation“ zu einem späteren Zeitpunkt zu gleichen Ergebnissen in der Bewertung der Leistung der Studierenden führt. Methode: 33 Studierende führten unter standardisierten Bedingungen eine Hautnaht an einem Modell durchzuführen. Die Studierenden wurden während der Prozedur von zwei prüfenden Chirurgen und zwei Studierenden im PJ (praktischen Jahr) beobachtet und anhand einer objektiv strukturierten Checkliste bewertet (Prozessevaluation). Die Prozedur wurde gleichzeitig auf Video aufgezeichnet und zu einem späteren Zeitpunkt zwei weiteren Chirurgen und zwei weiteren Studierenden im PJ zur Bewertung gezeigt. Ergebnisse: Der Vergleich zwischen "live“-prüfenden und "video“-prüfenden Chirurgen zeigt eine signifikant hohe Korrelation (r=0,87; p<0,01) und eine hohe Übereinstimmung (88,2%) in der Bewertung. Ebenso zeigen die prüfenden PJler eine signifikant hohe Korrelation (r=0,84; p<0,01). Die Übereinstimmung ist bei den PJlern mit (82.4%) etwas niedriger als bei den beteiligten Chirurgen. Zusammenfassung: Mit dieser Studie konnte zeigt werden, daß es bei der Beurteilung der Performance von Studierenden bei einer Hautnaht am Modell unter Anwendung von objektiv strukturierten Checklisten möglich ist, eine direkte Beobachtung der Studierenden durch eine video-basierte Beobachtung zu ersetzen. Eine "Nahtstation“ in einem OSCE kann somit während der Prüfungszeit ohne Prüfer auskommen und im Anschluß bewertet werden

Multicenterstudie zur Validierung der Klassifikation 1.1 für Frakturen langer Röhrenknochen im Wachstumsalter

Fragestellung Zur Qualitätsbeurteilung von Diagnose und Therapie kindlicher Frakturen bedarf es einer Frakturklassifikation, die Aufwand und Ergebnisse vergleichbar macht und die Besonderheiten kindlicher Frakturen berücksichtigt. Die für den Erwachsenen gebräuchliche AO-Klassifikation kann danach nicht auf kindliche Frakturen übertragen werden. Eine im Jahr 2000 bereits vorgelegte Klassifikation (Eur. J. Trauma 2000) wurde überarbeitet und in der sechsdimensionalen Version 1.1 in einer multizentischen Studie validiert. Hierbei erfolgte eine Unterscheidung der langen Röhrenknochen, der Lokalisation am Knochen, eine Bestimmung der paarigen Knochen sowie des Frakturverlaufs im Bereich der Epiphyse, Metaphyse und Diaphyse. Die supracondylären Humerusfrakturen wurden gesondert klassifiziert. Methoden 13 Kliniken (D, CH, A) erfassten in 3 Monaten 720 Frakturen und 452 Kontrollen nach bis zu 9 Monaten mit standardisierten Fragebögen sowie 1480 digitalisierte Röntgenbilder. Aus diesem Datenpool wurde nach Vorevaluation der relevantesten Frakturtypen durch 7 verblindete Untersucher und Varianzanalyse die finale Gruppe von 150 Fällen des gesamten Frakturspektrums klassifiziert. Statistisch untersucht wurde die Wiederholbarkeitsanalyse über Zeit (Test-Retest) und die Interobservervariabilität. Ergebnisse Korrelationen (r) zwischen 0.99 und 0.91 ergaben sich für die Dimensionen 1 (Ober-/Unterarm, Ober-/Unterschenkel), 2 (distal, zentral, proximal) und 4 (Ulna, Radius, Tibia, Fibula), von 0.74 für Dimension 6 (Subtypisierung der Dislokation bei supracond. Frakturen), 0.66 für Dimension 5 (Subtypisierung des Frakturverlaufs) und 0.33 für Dimension 3 (Epiphyse, Metaphyse, Diaphyse). Bei der Wiederholung stimmten für die Gesamtgruppe in 18% der Fälle alle sechs Dimensionen überein, in 71% fünf und in 88% vier Dimensionen der Klassifikation. Schlussfolgerungen Insgesamt stellt die vorgestellte Klassifikation ein sinnvolles Instrument in der Frakturbehandlung von Kindern dar, indem es eine klare Fraktureinteilung im Kindesalter erlaubt. Die Evaluation zeigt jedoch auch die Schwierigkeiten einer Frakturklassifikation in speziellen Untergruppen auf. Da diese hinsichtlich der Therapie keine Relevanz haben, ist eine weitere Vereinfachung möglich. Meeting Abstract (DGU 2004) am 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie ; 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie ; 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten ; 19. bis 23.10.2004, Berli