gms | German Medical Science

Fragestellung: Hohe Konzentrationen (ca. 20-250 µM) der aus dem ZNS bekannten exzitatorischen Aminosäuren (EAS) Glutaminsäure (Glu) und Asparaginsäure (Asp) wurden in der Synovialflüssigkeit von Patienten mit Gonarthrose nachgewiesen. Derzeit ist nicht bekannt, inwiefern die EAS durch Diffusion aus dem Blut oder durch eine lokale Produktion in die Synovialflüssigkeit arthrotischer Gelenke gelangen. Einige Studien berichten von Glutamatrezeptoren auf Chondrozyten sowie über eine pro-inflammatorische Wirkung der EAS im Gelenk.

Das Ziel der hier vorgestellten In-vitro-Studie war es daher 1. systematisch und erstmals die Wirkung von Glu und Asp auf die Synthese bzw. Freisetzung von NO, TNF-alpha und PGE2 in Abhängigkeit von der Konzentration der EAS und dem Schweregrad der arthrotischen Vorschädigung zu bestimmen, sowie 2. zu prüfen, inwiefern die EAS der Synovialflüssigkeit ausschließlich aus dem Blut stammen.

Methodik: Humane Knorpelexplantate wurden im Rahmen von Knie-TEP-Implantationen aus den lateralen Femurkondylen gewonnen. Nach makroskopischer Bewertung nach Collins und Einteilung in zwei Gruppen mit gering- oder mittelgradig arthrotischen Veränderungen, erfolgte die Präparation und Kultivierung der Explantate. Hierzu wurde den Nährmedien 10–1000 µM Glu oder Asp mit und ohne 5 ng/ml IL-1ß hinzugefügt. Der NO-Gehalt der Nährmedien wurde mit Hilfe der Griess-Reaktion bestimmt, während der Gehalt an TNF-alpha und PGE2 durch kommerziell erhältliche ELISA quantifiziert wurde. Die Vitalität der Explantate wurde fluoreszensmikroskopisch bestimmt. Als Kontrolle dienten Explantate, die aus der gleichen Femurkondyle gewonnen wurden, denen jedoch keine EAS zugesetzt wurde. Jedes Experiment wurde fünfmal wiederholt (N=6).

Synovialflüssigkeit und Plasma von 11 Patienten/innen (9 m + 2 w, Alter: 65.5 + 7,5 Jahre, BMI: 32.5 + 7.2, CRP: 6.2 + 6.5 mg/dl) wurden im Rahmen einer Knie-TEP-Operation gewonnen. Die Gehaltsbestimmung der EAS in den enteiweißten Proben erfolgte mittels Auftrennung des Probengemisches über eine Polymer-Kationen Austauschersäule, Nachsäulen-Derivatisierung mit Ninhydrin bei 125oC, photometrischer Detektion bei 570 nm (Aminosäureanalysator LC3000) und Datenaufnahme mittels Chromatographie-Software Chromstar 6.0.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die im Vergleich zum Plasma um das 2 bzw. 6fach erhöhte Konzentration an Glu bzw. Asp in der Synovialflüssigkeit deutet darauf hin, dass die beiden EAS nicht nur durch Diffusion aus dem Blut in die Gelenke gelangen, sondern zusätzlich lokal synthetisiert werden. Glu und Asp haben in physiologisch relevanter Konzentration und unabhängig vom Grad der arthrotischen Vorschädigung keinen Einfluss auf die Vitalität von Chondrozyten sowie auf die Synthese von NO, TNF-alpha und PGE2 durch humanen Gelenkknorpel. Weiterführende Studien werden zeigen, inwiefern sich Glu bzw. Asp als Marker für die Diagnose und therapeutische Verlaufskontrolle bei Patienten mit Gonarthrose eignen.