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Fragestellung: In der Pathogenese der Arthrose bewirken entzündliche Zytokine wie TNF-alpha die Freisetzung zahlreicher kataboler und pro-inflammatorischer Mediatoren, die einen exzessiven Knorpelabbau herbeiführen und in den Chondrozyten induzieren sie Apoptose. Erhöhte Konzentrationen des immunoregulatorischen Zytokins Interleukin (IL)-10 konnten ebenfalls im arthrotischen Gelenkknorpel nachgewiesen werden (Iannone et al., 2001). Die genaue Funktion von IL-10 im Knorpel bleibt jedoch unklar. Das Ziel dieser Studie war, das Wechselspiel zwischen TNF-alpha und IL-10 auf das Überleben von Chondrozyten in vitro genauer zu analysieren.

Methodik: Primäre Knorpelzellen wurden aus dem hyalinen menschlichen Gelenkknorpel enzymatisch isoliert und mit 10 ng/mL TNF-alpha, IL-10, oder gleichzeitig TNF-alpha und IL-10 für 48 h stimuliert. Kontrollkulturen blieben unbehandelt. Die Aktivitäten der Initiator-Caspasen-8, -9 sowie der Effector Caspasen-3/-7 wurden als typische Apoptosezeichen über Caspaseaktivitätsassays bestimmt. Die Proteinexpression der pro- und anti-apoptotischen mitochondrialen Apoptoseregulatoren Bax und Bcl-2 wurden im Western blot dargestellt. Der Einfluß der Zytokine auf die endogene TNF-alpha Produktion in Chondrozyten wurde mittels RT-PCR nachgewiesen.

Ergebnisse: Die Behandlung der Chondrozyten mit TNF-alpha erhöhte alle untersuchten Caspaseaktivitäten: der Anstieg der Caspase-9 Aktivität war signifikant. Eine Stimulation mit IL-10 allein nahm im Vergleich zur Kontrolle keinen Einfluß auf die untersuchten Caspaseaktivitäten. Die kombinierte Stimulation mit TNF-alpha und IL-10 hemmte, wenn auch nicht signifikant, im Vergleich zur Behandlung mit TNF-alpha allein, die Aktivitäten der Caspasen. Die TNF-alpha Behandlung führte zu einer signifikanten Erhöhung des Bax-Bcl-2 Verhältnisses im Vergleich zur Kontrolle und der Kombination mit IL-10 als Zeichen einer Aktivierung mitochondrialer Apoptosewege. Eine Kostimulation mit TNF-alpha und IL-10 induzierte eine signifikante Erhöhung des mitochondrialen anti-apoptotischen Faktors Bcl-2 im Vergleich zur Behandlung mit TNF-alpha allein. TNF-alpha führte in den Chondrozyten zu einer signifikanten Erhöhung des pro-apoptotischen Proteins Bax. Um zu prüfen, ob der antiapoptotische Effekt von IL-10 auf einer Suppression der endogenen TNF-alpha Expression beruhen könnte, wurde die mRNA Expression für TNF-alpha ermittelt: TNF-alpha und auch die Kombination TNF-alpha und IL-10 führte nach 24 h zu einer signifikanten Erhöhung der endogenen TNF-alpha Expression. IL-10 allein hatte jedoch keine signifikante Wirkung auf die TNF-alpha mRNA Expression in Chondrozyten.

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse lassen schließen, dass Interleukin-10 auf mitochondriale Apoptosewege in Chondrozyten einen hemmenden Einfluß nehmen und durch TNF-alpha induzierte apoptotische Wirkungen modulieren kann.