Die Veränderung der perizellulären Mikroumgebung im hyalinen Knorpel bei Arthrose

Abstract

Arthrose als weltweit sehr häufige degenerative Gelenkerkrankung geht bisher mit einem schmerzhaften chronisch progressiven Verlauf ohne Aussicht auf Heilung einher. Hierbei kommt es primär zu einer Destruktion des hyalinen Gelenkknorpels. Untersuchungen zeigen, dass schon früh mikroskopisch Änderungen der Knorpelstruktur und der zellulären Anordnung beobachtet werden können, bevor makroskopische Veränderungen sichtbar werden. Die Einteilung nach der zellulären Organisation eröffnet die Möglichkeit, die Zellmuster als bildbasierten Biomarker zu verwenden. Die Chondrozyten sind im intakten Knorpel umgeben von ihrer perizellulären Matrix (PZM,) die die Zellen geflechtartig wie eine Kapsel umgibt. Als wichtige Schnittstelle zwischen der Zelle und ihrer Umgebung erfüllt sie viele Funktionen in Bezug auf die Zellkommunikation, die Modulation der Zellbiosynthese, den Zellschutz vor Apoptose und Inflammation, der Zellintegrität und der biomechanischen Übertragung und Verteilung wirkender Kräfte auf die Zellen. In der aktuellen Arbeit wurden die Veränderungen der Strukturproteine der PZM Kollagen Typ VI, Kollagen Typ III, Perlekan, Biglykan und Fibrillin-1 bei Arthrose als Funktion der veränderten zellulären Organisation untersucht. Dazu wurde der hyaline Gelenkknorpel der Femurkondylen von Patienten mit Gonarthrose verwendet. Die untersuchten Strukturproteine wurden mittels Immunfluoreszenz sichtbar gemacht und anschließend semiquantitativ und qualitativ ausgewertet. Die Hypothese, dass die Integrität der PZM im Verlauf der zellulären Umorganisation stark abnimmt und sich die Zusammensetzung ändert, konnte bestätigt werden. Es zeigte sich für die untersuchten Proteine ein individueller Verlauf, allerdings konnte durchweg eine Zerstörung der kapselartigen Struktur mit fortschreitender zellulärer Organisationänderung beobachtet werden. Durch die Beteiligung der Strukturproteine an verschiedenen Stoffwechselprozessen im Knorpel liegt es nahe, dass sich die Änderungen in der PZM direkt auf den Metabolismus auswirken. Des Weiteren sind vermutlich die anderen Funktionen wie der Schutz der Zellen und die koordinierte Übertragung wirkender Kräfte nicht mehr gewährleistet.