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Einleitung: Arthrose (OA) ist die häufigste Gelenkerkrankung, führt zu erheblicher Lebensqualitätseinschränkung und besitzt enorme sozialmedizinische Bedeutung. Neben der bekannten Dysbalance zwischen Synthese und Degradation des Gelenkknorpels gewinnen inflammatorische und vaskuläre Veränderungen der Synovialmembran (SM) zunehmend pathogenetisches Interesse. Der funktionelle Zusammenhang zwischen OA-induzierten synovialen Mikrozirkulationsstörungen und der OA-progression ist nicht bekannt. Ziel dieser Studie war die erstmalige in vivo Analyse der humanen synovialen Mikrozirkulation mittels orthogonalen Reflex-Spektrophotometrie (OPS-imaging) bei Pat. mit Gonarthrose. Zudem sollte der Einfluss der Mikrozirkulation auf die proteolytischen Enzymexpression und klin. und radiolog. OA-progression untersucht werden.

Material und Methoden: 20 Pat. (Alter: 67.0±12.1, m/w: 10/10) mit manifester Gonarthrose (valgus/varus: 10/10; re/li: 10/10) wurden während des totalendoprothetischen Ersatzes mittels 1)OPS-imaging der SM, 2) ELISA der synovialen Flüssigkeit und 3) histolog. Analyse des Synovialitisgrades untersucht. Präop. erfolgte die Erfassung von Schmerz, Steifigkeit und Funktion mittels des WOMAC-Scores sowie die radiolog. Bestimmung des OA-grades (Ahlbaeck-score). Die mikrovask. Perfusion der SM (OPS-imaging) wurde an 6-10 Regionen (med./lat.Recessus) untersucht. Untersucht wurden die mikrovask. Durchmesser (D in µm), funktionellen Kapillardichte (FCD in cm-1) und die Erythrozytenfließgeschwindigkeit (RBCV in µm/s). Das mikrovask. Blutflussvolumen (pl/s)wurde errechnet (BV=π(D/2)sqr.xRBCV). Vor Arthrotomie wurde transkapsulär synoviale Flüssigkeit zur ELISA-Bestimmung von VEGF, MMP1+3, TIMP2, PGE2 aspiriert. Zur Erfassung des Synovialitisscores nach Krenn et al. wurden SM-Biopsien entnommen.

Ergebnisse: Der Ahlbaeck-Score zeigte in keinem Pat. Stad. I, Stad. II in 3, II in 9, IV in 5 und V in 2 Patienten. Der mittl. WOMAC-score für Schmerz, Steifigkeit und Funktion war 5.9±1.4, 5.6±1.8 and 5.8±1.2. OPS-imaging der SM erlaubte eine klare Differenzierung der einzelnen Segmente humaner synovialer Mikrozirkulation (Abbildung 1 [Abb. 1]). Die mikrovask. Parameter humaner SM zeigten Ähnlichkeiten zu den aus OA-Tiermodellen bekannten intravitalmikroskop. Daten (Tabelle 1 [Tab. 1]). Der mittl. Synovialitis-score (0-4)lag bei 2.8±1.1. Die mittleren Enzym-Konz.(pg/ml) waren für VEGF(1321±868,MMP-1(20±19),MMP-3(1719±1646),TIMP-2(369±86),PGE2(571±331).Die Korrelation zwischen Alter und Synovialitisscore zeigte einen positiven funkt. Zusammenhang (R=0.67). Es zeigte sich eine inverse Korrelation zwischen RBCV (R=-0.64, Abbildung 1 [Abb. 1]) sowie VBF (R=-0.56) in Kapill./Venolen und dem präop. WOMAC-Schmerzscore. Das venoläre BV korrelierte positiv mit der synovialen PGE2-Konz. Der präop. Ahlbaeck-score zeigte eine lineare Regression zur synovialen VEGF-konz. (R²=0.76, Abbildung 1 [Abb. 1]). Die erhöhten synovialen TIMP-2-konz. waren mit den erhöhten D (R=0.6) und BV (R=0.55) synovialer Venolen assoziiert. Die MMP-1-konz. zeigten eine Korrelation zum präop. WOMAC-schmerz-score (R=0.6).

Schlussfolgerung: Diese Daten zeigen erstmals die direkte in vivo Visualisierung humaner synovialer Mikrozirkulation von Pat. mit Gonarthrose.Die Korrelationen zwischen venolären D, reduziertem BV, MMP-1 Konz. und dem präop. Schmerzscore, der VEGF-konz. und dem Ahlbaeckscore, sowie der Zusammenhang zwischen PGE2-konz. und dem synovialer BV lassen auf eine kausale Bedeutung der OA-induzierten mikrovask. Dysfunktion für die Gelenkdestruktion und Progression der OA schließen. Kausale Behandlungskonzepte der OA sollten daher die Interaktion von synovialer Mikrozirkulationsstörung und Expression matrix-degradierender Enzyme/Faktoren berücksichtigen um der Arthrose-Progression entgegenzuwirken.