Auswahl von Schafen (Ovis aries) als Tiermodell für die Forschung zum Kiefergelenk: Morphologische, histologische und biomechanische Charakterisierung der Gelenkscheibe

Zusammenfassung

Präklinische Studien sind entscheidend für die Entwicklung wissenschaftlicher Technologien. Bemerkenswerte molekulare und zelluläre Forschungen wurden unter Verwendung von kleinen Tiermodellen durchgeführt. Es bestehen jedoch erhebliche Unterschiede im artikulären Verhalten zwischen diesen Modellen und Menschen. Daher könnten große Tiermodelle geeigneter sein, um Studien zum Kiefergelenk (TMJ) durchzuführen. Ziel dieser Arbeit war es, eine morphologische (anatomische Sektion und 3D-Scansystem mit weißem Licht), histologische (TMJ im Block wurde für die histologische Analyse entfernt) und biomechanische Charakterisierung (Zug- und Drucktests) des Schaf-TMJ durchzuführen und die erhaltenen Ergebnisse mit menschlichen Daten zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigten, dass der processus condylaris und die fossa mandibularis des Schafes anatomisch ähnlich zu den entsprechenden menschlichen Strukturen sind. Der TMJ-Scheibe hat einen elliptischen Umfang, der in der Mitte dünner ist als an der Peripherie. Der periphere Bereich fungiert als Ringstruktur, die die zentrale Zone unterstützt. Die Zellen der Scheibe zeigen sowohl fibroblastische als auch chondrozytenähnliche Morphologie. Der Randbereich besteht aus lockerem Bindegewebe, mit einigen chondrozytenähnlichen Zellen und Kollagenfasern in unterschiedlichen Orientierungen. Die Scheiben erzielten einen Zugmodul von 3,97 ± 0,73 MPa und 9,39 ± 1,67 MPa für die anteroposteriore und mediolaterale Bewertung. Die TMJ-Scheiben wiesen einen Druckmodul (E) von 446,41 ± 5,16 MPa auf und ihr maximaler Spannungswert (σmax) betrug 18,87 ± 1,33 MPa. Die erhaltenen Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Tiere als primäres Modell für die TMJ-Forschung und die prozedurale Ausbildung betrachtet werden sollten. Weitere Untersuchungen im Bereich der oromaxillofazialen Chirurgie, die das TMJ betreffen, sollten Schafe als gutes Tiermodell in Betracht ziehen, da sie dem gleichen Gelenk bei Menschen ähneln.

Einführung

Um die menschliche Gesundheit zu verbessern, müssen wissenschaftliche Entdeckungen und Technologien in praktische Anwendungen umgesetzt werden. Solche Fortschritte beginnen klassischerweise mit der Grundlagenforschung und schreiten dann auf klinischer Ebene voran. Ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung neuer Technologien ist die Rolle präklinischer Studien mit Tiermodellen. Obwohl kein Tiermodell die menschlichen Bedingungen vollständig nachahmen kann, sind Tiermodelle entscheidend für die Bewertung von Krankheitsmechanismen, das Testen neuer Technologien und die Anwendung neuer Verfahren. Das Kiefergelenk (TMJ) ist das am häufigsten verwendete Gelenk im menschlichen Körper. Das TMJ öffnet und schließt sich täglich 1500—2000 Mal und ist für alltägliche Funktionen des Mundes wie Kauen, Sprechen, Schlucken, Gähnen und Schnarchen unerlässlich, wobei eine spezielle Synergie beider Gelenkseiten erforderlich ist. Die Gelenkflächen sind konvex und daher sind reibungslose Gelenkbewegungen nur aufgrund eines intraartikulären Diskus zwischen ihnen möglich. Der TMJ-Diskus ist ein wesentlicher Bestandteil des normalen TMJ und hat folgende Funktionen: Er verteilt die intraartikuläre Last, stabilisiert die Gelenke während der Translation und verringert den Verschleiß der Gelenkfläche. Ein verschobener, missgebildeter oder beschädigter TMJ-Diskus kann pathologische Prozesse der inneren Störung und/oder Osteoarthritis induzieren. Derzeit haben Patienten, die unter schwerer Kiefergelenkdysfunktion (TMD) leiden, nur wenige Behandlungsoptionen. Ohne sichere, effektive TMJ-Diskusimplantate unterziehen sich viele Patienten einer Diskektomie: einem chirurgischen Verfahren, das den verletzten TMJ-Diskus entfernt, um die schweren TMD-Symptome zu reduzieren. Dieses Verfahren ist möglicherweise nicht ideal, da das TMJ ohne eine wichtige funktionale Struktur zurückgelassen wird. Aufgrund der vorherigen Probleme im Zusammenhang mit alloplastischen Materialien, die zur Substitution des TMJ-Diskus verwendet werden, wie Silikon und Proplast-Teflon (PTIPI, Vitek, Inc, Houston, Texas, USA), haben viele Gruppen die Untersuchung auf diesem Gebiet verworfen. Das potenzielle Potenzial eines synthetischen temporomandibulären Interpositionsimplantats (TII) ist jedoch immens. Misserfolge des synthetischen TII wurden im Allgemeinen auf das mangelnde Wissen über die biomechanischen und biochemischen Aspekte des TMJ zurückgeführt. Die Entwicklung neuer Technologien für die Ingenieurwissenschaften von Gerüsten in Bezug auf den TMJ-Diskus wächst, und das ideale Tiermodell für die TMJ-Forschung sollte gut charakterisiert sein. Die Wahl eines Tieres für das experimentelle Design ist nicht einfach. Aufgrund physiologischer und anatomischer Unterschiede zwischen dem menschlichen TMJ und dem von Versuchstieren gibt es kein Tiermodell, das per se gültig ist. Das TMJ ist ein kardinales Merkmal, das die Klasse Mammalia definiert und Säugetiere von anderen Wirbeltieren trennt. Das TMJ zeigt bemerkenswerte morphologische und funktionale Variationen zwischen verschiedenen Arten, die nicht nur die große Anpassung der Säugetiere an Fütterungsmechanismen widerspiegeln, sondern auch unterschiedliche biomechanische Verhaltensweisen. Die morphologischen Variationen sind entweder Korrelate der Belastung (z. B. Größe der Gelenkflächen) oder der Bewegung (z. B. Orientierung des Gelenks) oder beides. Die Belastung des TMJ ist eine Reaktionskraft, die aus der Kontraktion der Kaumuskeln entsteht; ihre Größe hängt stark von der Position des Bisspunkts relativ zur Muskelaktionslinie ab. Viele häufig verwendete Labortiere, insbesondere Nagetiere, fallen in die Kategorie minimaler TMJ-Belastung, insbesondere beim Kauen. Im Gegensatz dazu tragen Fleischfresser wie Hunde TMJ-Belastungen, die höher sind als die von Primaten. Das Öffnen des Kiefers umfasst normalerweise eine Kombination aus Rotation und Vorwärtsgleiten (Translation), aber einige Fleischfresser haben die Fähigkeit zu gleiten verloren, und einige spezialisierte Ameisenbären verwenden stattdessen eine Rotation um die Längsachse des gebogenen Unterkiefers. Die extremsten evolutionären Varianten umfassen:

• Verlust der Synovialhöhle bei einigen Bartenwalen;

• Verlust (oder möglicherweise primitive Abwesenheit) der Scheibe bei Monotremen, einigen Beuteltieren und einigen Zahnlosen (Ameisenbären und Faultieren);

• Variationen in der Orientierung der Gelenkhöhle von sagittal (viele Nagetiere) zu transversal (viele Raubtiere);

• Umkehrung der üblichen konvexen/konkaven Beziehung, sodass der processus condylaris das weibliche Element wird (viele Paarhufer wie Schafe und Rinder).

Darüber hinaus ist die relative Größe des Gelenks äußerst variabel. Schafe, Kaninchen und Affen wurden in vielen Studien als Modelle für TMJ-Scheibenfehler verwendet. Das Affenmodell wird in den letzten Jahren kaum noch verwendet, da die Kosten hoch, die chirurgischen Eingriffe schwierig und die ethische Genehmigung kompliziert sind. Kaninchen sind eine ausgezeichnete Option für Studien zur anterioren Luxation der TMJ-Scheibe, aber die kleine Größe des TMJ erhöht die Schwierigkeit für den chirurgischen Zugang und die Manipulation der Scheibe. Die Autoren stimmen mit anderen Studien überein, dass Schafe eine gültige Option für TMJ-Studien sind, aufgrund der Größe des TMJ, der Form des processus condylaris und der fossa mandibularis, der Größe, Morphologie und Befestigungen der Scheibe. Allerdings fehlt in der verfügbaren Literatur eine tiefgehende biochemische und biomechanische Charakterisierung des Schaf-TMJ. Daher war das Ziel der vorliegenden Studie, die morphologischen, histologischen und biomechanischen Eigenschaften von TMJ-Scheiben, die von Schafen (Ovis aries) extrahiert wurden, zu untersuchen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass diese Scheiben eine hohe Ähnlichkeit mit den verfügbaren Daten zum menschlichen TMJ aufweisen würden.

Materialien und Methoden

Das für diese Studie verwendete Material wurde von für den Fleischkonsum geschlachteten Schafen gewonnen. Insgesamt wurden 15 Köpfe von Black Merino weiblichen Schafen mit einem Gewicht von 40 bis 50 kg verwendet: 6 für die morphologische Charakterisierung, 4 für die histologische Charakterisierung und 5 für biomechanische Tests. Eine der wichtigsten Anforderungen für diese Studie war die Verwendung frischer Kiefergelenkscheiben; aus diesem Grund stand ein Team von zertifizierten Chirurgen 5 Tage die Woche zur Verfügung, um frische Kiefergelenke bis zu maximal 5 Stunden nach dem Tod zu entnehmen.

In Bezug auf die tierschutzrechtlichen Überlegungen wurde das vorliegende Studiendesign von der portugiesischen Nationalen Behörde für Tierschutz genehmigt.

Morphologische Charakterisierung

Für die morphologische Charakterisierung wurden 12 frische Kiefergelenkscheiben von sechs Schafsköpfen entnommen. Eine chirurgische Diskektomie wurde durchgeführt, um die anatomischen Strukturen des Kiefergelenks freizulegen und zu identifizieren. Alle Muskelansätze wurden entfernt, um saubere Kiefergelenkscheiben zu erhalten. Die Scheiben wurden 5 Minuten lang in einer ColorBond-Lösung eingetaucht, einem extrem schnell härtenden Infiltrant, der entwickelt wurde, um 3D-gedruckte Teile schnell zu verstärken. Diese Eintauchung war entscheidend, um die korrekte Morphologie für das 3D-Scanning aufrechtzuerhalten. Ein 3D-Scansystem mit weißem Licht (Steinbichler — COMET 5^®) und die entsprechende Software wurden verwendet, um die Scheiben in ein 3D-virtuelles Modell zu replizieren. Nachdem die Scheiben entfernt wurden, wurden zwei der Schädel 2 Stunden lang in Wasser (120ºC) gekocht, um die Beschaffung vollständiger, sauberer Schädel zu ermöglichen.

Histologische Charakterisierung

Vier Schafsköpfe wurden verwendet, um die histologische Untersuchung durchzuführen. Die Kiefergelenke wurden mit einer Nekropsie-Knochensäge gemäß den folgenden anatomischen Referenzen entfernt: kranial — kraniale Seite des processus coronoideus im Abschnitt des arcus zygomaticus; kaudal — extern zum meatus acusticus. Die dorsale Referenz wurde am squamosen Schläfenbein festgelegt. Die ventrale Referenz lag 2 cm ventral zum meatus acusticus in der Zone des angulus stylohyoideus.

Die Gelenke wurden zehn Tage lang in 10% gepuffertem Formalin fixiert. Die Entkalkung erfolgte durch Eintauchen in 10% Ameisensäure für drei Wochen, wonach die Gelenke sagittal und transversal durch den gesamten processus condylaris geschnitten wurden. Nach intensiver Reinigung wurden die Fragmente der routinemäßigen Gewebeverarbeitung mit Paraffin-Einbettung unterzogen. Vier-Mikrometer-Schnitte wurden mit Hämatoxylin und Eosin (H&E) sowie mit Orcein gefärbt, um elastische Fasern im Diskus darzustellen. Digitale Bilder wurden mit einer Olympus DP21-Kamera aufgenommen.

Biomechanische Tests

Fünf Schafsköpfe wurden für biomechanische Studien verwendet. Die Kiefergelenkscheiben wurden entfernt und zur Beförderung bis zu den bioengineering Einrichtungen in eine Kochsalzlösung eingetaucht (maximal 1 Stunde). Alle Muskelansätze und Bänder wurden entfernt, um eine saubere fibrocartilaginöse Scheibe zu erhalten. Zehn saubere Scheiben wurden gewonnen, aber eine wurde aufgrund chirurgischer Schäden ausgeschlossen. Folglich wurden 9 Scheiben randomisiert in 3 Gruppen und in verschiedenen mechanischen Tests getestet: Zugmodul (E), Zugfestigkeit und Dehnung wurden in: anteroposterioren Tests (APT) und mediolateralen Tests (MDT) getestet.

Kompressionstests (CT) wurden unter Verwendung von Spannungs-Dehnungs-Tests durchgeführt. Im Falle des anteroposterioren Zugtests wurden während der Belastung die Kiefergelenkscheiben in die Richtung gedehnt, die in Abb. 1A dargestellt ist, während im mediolateralen Zugtest die Dehnungsrichtung wie in Abb. 1B gezeigt wurde.

Ergebnisse

Morphologische Charakterisierung

In den untersuchten Schafsköpfen befand sich das Kiefergelenk, wie erwartet, im hinteren Segment der Gesichtshälfte, kranioventral zum äußeren Gehörgang, und war ein diarthrodiales, bikondyläres Gelenk, das eine normale Öffnung und Schließung des Unterkiefers ermöglicht. Es umfasste die obere artikulierende Fläche, die Fossa mandibularis des Schläfenbeins und den Processus condylaris als die untere artikulierende Fläche (Abb. 2 und 6). Ein hervortretender Processus coronoideus wurde festgestellt (Abb. 2).

Die obere Artikulationsfläche (fossa mandibularis) befand sich in der unteren Zone des Schläfenbeins, lateral des Foramen ovale und anterior zum äußeren Gehörgang. Die fossa mandibularis war anteroposterior größer als mediolateral mit einer nach unten gewölbten Konvexität. Die untere Artikulationsfläche (Abb. 3) wird durch den processus condylaris dargestellt, der eine ellipsoide Form mit der längeren Achse in mediolateraler Position aufweist, wobei die durchschnittlichen Maße 23,47 mm lang (σ = 0,87) und 8,32 mm breit (σ = 1,54) sind. Der processus condylaris war mediolateral konkav. Die fossa mandibularis empfängt den processus condylaris.

Mit einem einfachen chirurgischen Ansatz lokalisierten die Autoren den fibrocartilaginösen Gelenkscheiben, der zwischen der Fossa mandibularis und dem Processus condylaris (Abb. 4) eingelegt ist. Diese Scheibe trennt eine obere Gelenkhöhle von einer unteren. Die erste war durchgehend größer als die zweite. Die knöchernen Strukturen waren mit Knorpel überzogen, der im Processus condylaris deutlicher ausgeprägt war.

Bei den untersuchten Schafen hatte die Gelenkscheibe eine elliptische Form und war in der Mitte erheblich dünner als an der Peripherie. Die Regionen der Kiefergelenkscheibe werden üblicherweise in vorderen Bereich, hinteren Bereich und intermediäre Zone unterteilt (Abb. 5). Die intermediäre Zone weist Unterschiede von ihren lateralen zu medialen Aspekten auf und wird oft in laterale, mediale und zentrale Region unterteilt. Die Bandscheiben sind dicker als die intermediäre Zone.

Die durchschnittliche Länge und Breite der 12 analysierten frischen Kiefergelenkscheiben betrugen 21,23 mm (σ = 1,53) bzw. 11,49 mm (σ = 0,62). Die Dicke der vorderen und hinteren Bänder betrug 1,05 mm (σ = 0,07) bzw. 1,27 mm (σ = 0,04). Die durchschnittliche zentrale Dicke betrug 0,76 mm (σ = 0,09).

Die gleichen Maße, die aus den 3D-virtuellen Modellen gewonnen wurden, waren völlig identisch mit den in den frischen Scheiben registrierten. Ein wichtiger Befund, der mit allen Kiefergelenken übereinstimmte, war das Vorhandensein von viskoser Flüssigkeit im oberen und unteren Kompartiment. Diese Flüssigkeit wurde nicht analysiert.

Histologische Charakterisierung

Die histologische Untersuchung des Schaf-Kiefergelenks ergab, dass die Gelenkscheibe anterior und posterior an die aus faserigem Gewebe bestehende Gelenkkapsel angeheftet war. Sowohl die Fossa mandibularis als auch die Oberflächen des Processus condylaris waren mit einer fibrocartilaginösen Schicht bedeckt. Die fibrocartilaginöse Schicht, die den Processus condylaris bedeckte, war jedoch erheblich dicker als die Schicht, die die Fossa mandibularis bedeckte (Abb. 6).

Der zentrale dünne Teil der Scheibe bestand aus verstreuten Fibroblasten und dicht gepackten, dicken Kollagenfaserbündeln, die hauptsächlich in anteroposteriorer Richtung angeordnet waren. Die Kollagenfasern waren nicht gerade, sondern wiesen eine gewellte Kontur auf. Die vorderen und hinteren Teile der Scheibe waren ihrerseits von Kollagenfaserbündeln mit unterschiedlichen Orientierungen (Abb. 7). In einigen Bereichen zeigten diese beiden Teile chondrozytenähnliche Zellen, die in Lakunen verteilt waren, die zwischen weniger kompakten Kollagenfasern lagen (Abb. 7). Jede Lakune war von einer minimalen Menge amorpher Matrix umgeben. Das hintere Band vermischte sich im retrodiscalen Raum mit lockerem Bindegewebe mit reichlicher Blut- und Nervenversorgung. Einige kleine Blutgefäße, umgeben von lockerem Bindegewebe, wurden in allen Teilen der Scheibe (Abb. 7) beobachtet. Auch gelegentliche unilokuläre Adipozyten waren sowohl an den vorderen als auch an den hinteren Ansätzen der Scheibe vorhanden.

Orcein-positive elastische Fasern wurden im gesamten Diskus gefunden, wobei sie anscheinend in der dünnsten zentralen Portion häufiger vorkamen. In diesem Bereich des Diskus waren die elastischen Fasern überwiegend parallel zu den Kollagen bündeln (Abb. 8). Stattdessen zeigten die vorderen und hinteren Diskusbereiche eine retikuläre Verteilung der elastischen Fasern zwischen den Kollagenfasern und chondrozytenähnlichen Zellen (Abb. 8).

Biomechanische Charakterisierung

In Tabelle 1, sind die Maße der in den mechanischen Tests verwendeten Scheiben dargestellt.

Durchgeführte Zugversuche haben ergeben, dass die TMJ-Scheiben unterschiedliche Verhaltensweisen in anteroposterioren und mediolateralen Richtungen zeigten (Abb. 9).

Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass der Zugmodul der mediolateralen Zugversuche höher ist als der der anteroposterioren Zugversuche, sowie die Zugfestigkeit und die Dehnung bis zum Bruch (Abb. 10 und 11).

In Tabelle 2 sind die Ergebnisse für die getesteten Scheiben bezüglich des Zugmoduls, der Zugfestigkeit und der Bruchdehnung zusammengefasst.

Mechanische Tests unter Druck wurden durchgeführt, um die makromechanischen Eigenschaften der Kiefergelenkscheiben (TMJ) zu bewerten. Abb. 12 zeigt die Druckspannungs-Dehnungs-Kurven der getesteten Scheiben.

Die TMJ-Scheiben wiesen einen Kompressionsmodul (E) von 446,41 ± 5,16 MPa auf und ihr maximaler Spannungswert (σmax) betrug 18,87 ± 1,33 MPa.

Diskussion

Die TMJ-Scheibe ist ein spezialisiertes fibrocartilaginöses Gewebe, das sich zwischen dem processus condylaris und der fossa mandibularis befindet, wie in unserer morphologischen Charakterisierung von Schafen gezeigt. Bei Menschen hat die TMJ-Scheibe einen elliptischen Umfang, der in der Mitte dünner ist als an der Peripherie. Die Peripherie der Scheibe wirkt wie eine Ringstruktur, die die zentrale Zone stützt. Das Gleiche wurde in der Morphologie der Schafscheibe beobachtet. Die Funktionen der TMJ-Scheibe sind:

• die Passform zwischen den knöchernen Oberflächen zu verbessern;

• Stabilität während der mandibulären Bewegungen zu bieten;

• die kausalen Kräfte zu verteilen.

Diese Fähigkeit ist auf die hohe Konzentration von Kollagenfasern zurückzuführen. Diese Ringstruktur um die Scheibe ist ein wichtiger struktureller Aspekt zur Unterstützung der Scheibenverbindungen. Der Verbindungsbereich ist reich an elastischen Fasern, die für die Mobilität der Scheibe im Gelenk unerlässlich sind. Wie in der morphologischen Charakterisierung des Schaf-TMJ gezeigt wurde, wies diese anatomische Struktur mehrere ähnliche Merkmale mit dem menschlichen TMJ auf, einschließlich des mediolateralen Durchmessers, der länger ist als der anteroposterior, der lange Achse des processus condylaris, die nach hinten zeigt, und einer größeren anterioren kondylären Neigung. Einer der Hauptunterschiede ist die konkave Form des mediolateralen processus condylaris, der beim Menschen konvex ist. Der processus condylaris bildet eine kleine antero-posterior und mediolaterale Vertiefung, um genau in die fossa mandibularis zu passen, im Gegensatz zum menschlichen processus condylaris, der anteroposterior und mediolateral abgerundet ist. Die fossa mandibularis ist anteroposterior größer als mediolateral mit einer nach unten gewölbten Konvexität, im Gegensatz zur fossa mandibularis beim Menschen, die nach oben konkav ist. Die fossa mandibularis ermöglicht die freie mediolaterale Bewegung des processus condylaris für die Wiederkäuung. Der artikuläre Tuberkel, ein besonderes Merkmal beim Menschen, ist beim Schaf rudimentär, da der Bewegungsweg des processus condylaris mediolateral ist, im Gegensatz zu dem beim Menschen, der hauptsächlich anteroposterior ist. Im Vergleich sind die fossa und der processus condylaris des Schafes dem zahnlosen menschlichen TMJ sehr ähnlich, viel flacher. Architektonisch hat der processus condylaris bei beiden Arten auch eine dünne äußere Kortikalis, die den Markknochen umgibt, der aus trabekulärem Knochen besteht. Es gibt auch eine dünne Schicht aus Faserknorpel, die die kondyläre Oberfläche und die gesamte fossa mandibularis bedeckt, was auf Teile des Kiefergelenks hinweist, die den höchsten Belastungen ausgesetzt sind. Die Beziehung des TMJ zum äußeren akustischen Meatus, Foramen ovale und der Position der Gelenkscheibe, die den processus condylaris und die fossa mandibularis trennt, ähnelt der Anatomie des menschlichen TMJ. Die Morphologie der TMJ-Scheibe ist der menschlichen TMJ-Scheibe sehr ähnlich. Die Wahl des Schafes als Tiermodell für TMJ-Studien wird seit mehreren Jahren verwendet. TMJ-Scheibenimplantate können eine wirksame Ergänzung bei der bioengineering Gelenkrekonstruktion sein, und Tiermodelle können die Möglichkeit bieten, informative präklinische Studien durchzuführen. Eines der wichtigsten Probleme bei der Schaffung eines effektiven TII besteht darin, die biomechanischen Eigenschaften der natürlichen Scheibe zu replizieren. Daher sind Informationen über die biomechanischen Eigenschaften des Ersatzmaterials unerlässlich für weitere Untersuchungen im Bereich der TMJ-Scheibengewebe-Engineering. Während der mandibulären Bewegungen ist die TMJ-Scheibe einer Vielzahl von unterschiedlichen Belastungsregimen ausgesetzt. Die TMJ-Scheibe verhält sich wie eine viskoelastische Struktur, die als Spannungsabsorber und Spannungsverteiler fungiert. Elastische Fasern spielen eine wichtige Rolle, indem sie der Scheibe die notwendige viskoelastische Struktur verleihen. Bei jeder Art von Belastung erfährt die Scheibe eine Deformation, während innerhalb des Gewebes innere Kräfte erzeugt werden. Die inneren Kräfte werden durch die Menge an Spannung quantifiziert, die als Kraft pro Flächeneinheit in Pa definiert ist (1 Pa = 1 N/m2). Es gibt nur zwei Studien über die bovine TMJ-Scheibe, in denen der Zug- und Druckmodul verglichen wurden, wobei dasselbe experimentelle Protokoll und Material verwendet wurden. In diesen Studien lag der Zugmodul zwischen 22 und 26 MPa und der Druckmodul zwischen 14 und 17 MPa. Daten zu den porzinen, kaninen und menschlichen TMJ-Scheiben sind in der Literatur verfügbar, aber die verwendeten Methoden zur Gewinnung und Verarbeitung der Scheiben sind nicht immer klar. Der berichtete Zugmodul liegt ungefähr bei 0,5—80 MPa, 20—25 MPa und 40—100 MPa, jeweils für die oben genannten Tiermodelle. Um das mechanische Verhalten der Schaf-TMJ-Scheiben zu bewerten, berichten die Autoren zum ersten Mal, dass es möglich war, den anteroposterioren und mediolateralen Zugmodul und Druckmodul zu schätzen. Die Verwendung frischer TMJ-Scheiben hat dazu beigetragen, dass die Ergebnisse repräsentativ für die Realität sind. Die mandibulären Bewegungen des Schafes sind überwiegend mediolateral, was die bessere Leistung der TMJ-Scheibe bei der Unterstützung von Spannungen in mediolateraler Richtung erklärt. Zusammenfassend scheint das Schaf ein ausgezeichnetes experimentelles Modell für TMJ-Studien zu sein, da es eine große Art mit vielen anatomischen Ähnlichkeiten zur menschlichen Struktur in Bezug auf den chirurgischen Zugang, die Größe, Form und Position des processus condylaris ist. Die TMJ-Scheibe scheint der menschlichen TMJ-Scheibe hinsichtlich Morphologie, Histologie und Biomechanik sehr ähnlich zu sein. Es ist das Ziel des Autors, dass die vorliegende Arbeit weitere Forschungen im Bereich der oromaxillofazialen Chirurgie bei Schafen als hervorragende Alternative zu anderen konventionelleren experimentellen Tierarten unterstützt, die auch besser für die chirurgische Ausbildung geeignet sind.

D.F. Angelo, P. Morouço, N. Alves, T. Viana, F. Santos, R. González, F. Monje, D. Macias, B. Carrapiço, R. Sousa, S. Cavaco-Gonçalves, F. Salvado, C. Peleteiro, M. Pinho

Referenzen

1. Bae Y, Park Y. Die Wirkung von Entspannungsübungen für die Kaumuskulatur auf die Dysfunktion des Kiefergelenks (TMD). J Phys Ther Sci 2013;5:583—6.
2. Allen KD, Athanasiou KA. Gewebeengineering der TMJ-Scheibe: eine Übersicht. Tissue Eng 2006;12:1183—96.
3. Tanaka E, Sasaki A, Tahmina K, Yamaguchi K, Mori Y, Tanne K. Mechanische Eigenschaften der menschlichen Gelenkscheibe und ihr Einfluss auf die Belastung des Kiefergelenks, untersucht mit der Finite-Elemente-Methode. J Oral Rehabil 2001;28:273—9.
4. Mehra P, Wolford LM. Der Mitek Mini-Anker zur Repositionierung der TMJ-Scheibe: chirurgische Technik und Ergebnisse. Int J Oral Maxillofac Surg 2001;30:497—503.
5. Al-Baghdadi M, Durham J, Araujo-Soares V, Robalino S, Errington L, Steele J. Management der TMJ-Scheibenverlagerung ohne Reduktion: eine systematische Übersicht. J Dent Res 2014;93: 37—51.
6. Henry CH, Wolford LM. Behandlungsergebnisse bei der Rekonstruktion des Kiefergelenks nach dem Versagen von Proplast-Teflon-Implantaten. J Oral Maxillofac Surg 1993;51:352—8.
7. Westesson PL, Eriksson L, Lindström C. Zerstörerische Läsionen des Kondylenprozesses nach Diskektomie mit temporärem Silikonimplantat. Oral Surg Oral Med Oral Pathol 1987;63: 143—50.
8. Shu W, Liu L, Bao G, Kang H. Gewebeengineering der Kiefergelenkscheibe: aktueller Stand und zukünftige Trends. Int J Artif Organs 2015;38:55—68.
9. Brown BN, Badylak SF. Extrazelluläre Matrix als induktives Gerüst für die funktionelle Gewebe-Rekonstruktion. Transl Res 2014;163:268—85.
10. Lavi A, Pelled G, Tawackoli W, Casap N, Gazit D, Gazit Z. Isolation und Charakterisierung von mesenchymalen stromalen Progenitoren aus der Kiefergelenkscheibe. J Tissue Eng Regen Med 2015;1:1—4.
11. Zhang S, Yap AUJ, Toh WS. Stammzellen für die Reparatur und Regeneration des Kiefergelenks. Stem Cell Rev 2015;11:728—42.
12. Herring SW. TMJ-Anatomie und Tiermodelle. J Musculoskel Neuron Interact 2003;3:391—4.
13. Naples VL. Morphologie, Evolution und Funktion der Nahrungsaufnahme beim Riesenanteater (Myrmecophaga tridactyla). J Zool 1999;249:19—41.
14. Lee YK, Moon HJ. Gegenseitiger Einfluss des Kaumaschinenapparats, der kraniofazialen Struktur und der Homöostase des gesamten Körpers. Med Hypotheses 2012;79:761—6.
15. Herring SW, Liu ZJ. Belastung des Kiefergelenks: anatomische und in-vivo-Beweise aus den Knochen. Cells Tissues Organs 2001;169:193—200.
16. Bosanquet A, Ishimaru J, Effect ANG, Bosanquet A, Goss AN. Wirkung der experimentellen Diskperforation in Schaf-Kiefergelenken. Int J Oral Maxillofac Surg 1991;3:177—81.
17. Bosanquet AG, Goss AN. Das Schaf als Modell für die Kiefergelenkchirurgie. Int J Oral Maxillofac Surg 1987;16:600—3.
18. Ishimaru J, Goss AN. Ein Modell für Osteoarthritis des Kiefergelenks. J Oral Maxillofac Surg 1992;50:1191—5.
19. Long X, Goss AN. Ein Schafmodell für intrakapsuläre Kondylenfrakturen. J Oral Maxillofac Surg 2007;65:1102—8.
20. Shimizu M, Kurita K, Matsuura H, Ishimaru J-I, Goss AN. Die Rolle von Muskeltransplantaten bei der Ankylose des Kiefergelenks: Kurzzeitige experimentelle Studie an Schafen. Int J Oral Maxillofac Surg 2006;35:842—9.
21. Takaishi M, Kurita K, Matsuura H, Goss AN. Wirkung von Ohrknorpeltransplantaten bei der chirurgischen Behandlung der Ankylose des Kiefergelenks: eine Tierstudie mit Schafen. J Oral Maxillofac Surg 2007;65:198—204.
22. Matsuura H, Miyamoto H, Ishimaru J, Kurita K, Goss AN. Wirkung der teilweisen Immobilisierung auf die Rekonstruktion der Ankylose des Kiefergelenks mit einem autogenen kostochondralen Transplantat: eine experimentelle Studie an Schafen. Br J Oral Maxillofac Surg 2001;39:196—203.
23. Ogi N, Kurita K, Ishimaru JI, Goss AN. Kurzzeitige Wirkung der Verwendung eines gefroren gelagerten Disk-Allografts zur Reparatur des osteoarthritischen Schaf-Kiefergelenks: ein vorläufiger Bericht. J Oral Maxillofac Surg 1999;57:139—44.
24. Tanaka E, van Eijden T. Biomechanisches Verhalten der Kiefergelenkscheibe. Crit Rev Oral Biol Med 2003;14:138—50.
25. Chin LP, Aker FD, Zarrinnia K. Die viskoelastischen Eigenschaften der menschlichen Kiefergelenkscheibe. J Oral Maxillofac Surg 1996;54:315—8.
26. Beek M, Aarnts MP, Koolstra JH, Feilzer AJ, van Eijden TM. Dynamische Eigenschaften der menschlichen Kiefergelenkscheibe. J Dent Res 2001;80:876—80.
27. Tanaka E, van Eijden TM, Van Eijden T, Biology CD. Biomechanisches Verhalten der Kiefergelenkscheibe. Crit Rev Oral Biol Med 2003;14:138—50.
28. Del Pozo R, Tanaka E, Tanaka M, Okazaki M, Tanne K. Der regionale Unterschied der viskoelastischen Eigenschaften der bovinen Kiefergelenkscheibe bei kompressiver Spannungsrelaxation. Med Eng Phys 2002;24:165—71.
29. Shengyi T, Xu Y. Biomechanische Eigenschaften und Kollagenfaserorientierung der TMJ-Scheiben bei Hunden: Teil 1. Grobanatomie und Kollagenfaserorientierung der Scheiben. J Craniomandib Disord 1991;5:28—34.
30. Teng S, Xu Y, Cheng M, Li Y. Biomechanische Eigenschaften und Kollagenfaserorientierung der Kiefergelenkscheiben bei Hunden: 2. Zugmechanische Eigenschaften der Scheiben. J Craniomandib Disord 1991;5:107—14.
31. Beatty MW, Bruno MJ, Iwasaki LR, Nickel JC. Deformationsgeschwindigkeitsabhängige orthotrope Eigenschaften von unberührten und impulsiv belasteten Schweine-Kiefergelenkscheiben. J Biomed Mater Res 2001;57:25—34.