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Fragestellung: Die atraumatische Femurkopfnekrose (FKN) ist eine lokal destruierende Erkrankung, die vorrangig Patienten zwischen dem 35. und 45. Lebensjahr betrifft. 10 Prozent aller Hüft-Totalendoprothesen werden aufgrund einer fortgeschrittenen FKN implantiert. Als Ursache für die frühzeitige Lockerung insbesondere der femoralen Komponente wird eine verminderte Knochenqualität des proximalen Femurs diskutiert.

Das Ziel dieser Arbeit ist die quantitative und qualitative Analyse des Gleichgewichts zwischen matrixdegradierenden Proteasen (MMPs) und ihren endogenen Inhibitoren (TIMPs) im Femurkopf und proximalen Femur von Patienten mit FKN. Des weiteren wurde die Genexpression von Il-1ß und TNFα, die als Induktoren für die MMP-Genexpression gelten, bestimmt.

Methodik: In standardisierter Form wurden bei Patienten mit FKN an 2 Stellen des proximalen Femurs (Femurkopf, Schenkelhals) trabekuläre Knochenproben von mindestens 0,5 cm³ Größe entnommen. Als Kontrollgruppe dienten Patienten mit primärer Koxarthrose. Die Genexpressionslevel von MMP-2, MMP-9, TIMP-1 und TIMP-2 sowie von Il-1ß und TNFα wurden mittels quantitativer PCR bestimmt. Die Proteinprofile der MMPs wurden mittels Gelatinezymographie und die der TIMPs mittels reverser Gelatinezymographie von Knochengewebelysaten bestimmt.

Ergebnisse: Für TIMP-1 zeigte sich eine signifikant höhere Genexpression im Femurkopf und Schenkelhals der FKN Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe, während MMP-2 nur im Schenkelhals der FKN-Gruppe signifikant erhöht war. Die Genexpression von TIMP-2, MMP-9, IL-1ß und TNFα ist unverändert. Die Lysate der Femurkopfknochen von FKN-Patienten enthalten deutlich mehr Pro- und aktives MMP-2 Enzym als die Kontrollen. Die MMP-9 Proenzymkonzentration erscheint unverändert, aktive MMP-9 können wir nicht nachweisen. In den Schenkelhalslysaten der Kontrollgruppe ist kein oder nur sehr wenig Pro- und aktives MMP-2 Enzym nachweisbar, während die FKN-Proben deutliche MMP-2 Enzymbanden aufweisen. Pro-MMP-9 ist dagegen vor allen in den Schenkelhalskontrollen nachweisbar, die FKN Lysate enthalten schwächere oder kaum nachweisbare Pro-MMP-9 Enzymbanden. Aktive MMP-9 wird auch hier nicht gebildet. TIMP-1 und -2 weisen tendenziell keine unterschiedlichen Bandenstärken auf.

Zusammenfassung: Es bestehen Unterschiede in der Genexpression von MMP-2 und TIMP-1 sowie in der Proteinbiosynthese von MMP-2 und MMP-9 zwischen Patienten mit einer FKN und einer primären Koxarthrose. Diese Ergebnisse weisen auf eine höhere proteolytische Turnoverrate von Matrixproteinen in den FKN-Knochenproben hin. Diese Studie kann dazu beitragen, die pathophysiologischen Vorgänge im Bereich des proximalen Femurs besser zu verstehen, in Zukunft neue Therapieansätze zu entwickeln und die Standzeit von Hüft-Totalendoprothesen bei Patienten mit FKN zu verbessern.