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Einleitung: Obwohl für zahlreiche Gene und Genprodukte bereits eine Beteiligung an der Pathogenese der Osteoarthritis (OA) beschrieben ist, existieren kaum Daten darüber, die die krankheitsspezifischen Eigenheiten der Genexpression innerhalb eines bestimmten Areals eines arthrotischen Gelenkes beschreiben. Deshalb untersuchten wir mittels cDNA Microarrays, ob Chondrozyten innerhalb einer arthrotischen Läsion gegenüber ihren Nachbarzellen aus nicht arthrotisch veränderten Arealen eines OA Gelenkes ein abweichendes Genexpressionsprofil aufweisen und welche Stoffwechselwege in den einzelnen Gelenkanteilen hierbei unter Umständen beeinflusst werden.

Methodik: Das zugrundeliegende Knorpelgewebe aus dem Kniegelenk von Endoprothesepatienten wurde makroskopisch in intakte und destruierte Areale unterteilt. Der Knorpel wurde abpräpariert, in Flüssigstickstoff schockgefroren und anschließend mit einem Mikrodismembrator zermahlen. Aus dem so erhaltenen Knorpelpulver wurde nach Protokoll-Optimierung kommerzieller Extraktionskits Gesamt-RNA isoliert. Nach quantitativer und qualitativer Überprü-fung der RNA anhand der optischen Dichte und im Agilent-Bioanalyzer wurden die Proben von fünf Patienten mittels des Affymetrix-GeneChip®-Systems einzeln analysiert (Human Genome U133 Plus 2.0 Array). Die von der GCOS-Software erstellten Daten bilden die Grundlage der Auswertung.

Ergebnisse: In den Patientenproben wurden zwischen 28,6 und 51,7% der insgesamt 54675 durch den cDNA Array erkennbaren Gensequenzen in den einzelnen Proben nachweisbar, im Durchschnitt 43% (Median 47,65%). Signifikante Unterschiede zwischen den Chondrozytenpopulationen aus den beiden verschiedenen Arealen ergaben sich nicht. Anhand ihres Genexpressionsprofils ließ sich jedoch eine eindeutige arealspezifische Unterscheidung treffen. Dabei waren 5 Gene bei allen 5 Patienten im Destruktionsareal einheitlich hoch- und 1 Gen herunterreguliert. Unter etwas weniger strengen Kriterien (4 von 5 Patienten) ergaben sich 40 hoch- und 18 herunterregulierte Gene. Mehreren dieser Gene kommt hierbei eine Rolle im Wnt- und TGF-Signaltransduktionsweg zu.

Diskussion: Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen nicht nur, dass es möglich ist, ein für ein bestimmtes Gewebeareal spezifisches Genexpressionsprofil auch von solchen Geweben zu erstellen, die wie Gelenkknorpel nur einen geringen Zellanteil mit geringen Mengen an RNA besitzen. Sie stützen vor allem auch die Annahme, dass Chondrozyten arthrotischer Läsionen im Vergleich zu den intakten Arealen in ihrer Nachbarschaft klare Unterschiede im Genexpressionsverhalten aufweisen, wonach sich einige wenige Gene eingrenzen lassen, die bei Reparaturvorgängen im Knorpelstoffwechsel der OA von Bedeutung sind.