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Die Wirkung von exzitatorischen Aminosäuren auf die Synthese und Degradation von Proteoglykanen
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C. Chatenay
- Orthopädische Universitätsklinik, Labor für Experimentelle Orthopädie, Giessen, Germany
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J. Steinmeyer
- Orthopädische Universitätsklinik, Labor für Experimentelle Orthopädie, Giessen, Germany
| Published: | October 16, 2008 |
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Fragestellung: Die exzitatorischen Aminosäuren (EAS) Glutaminsäure (Glu) und Asparaginsäure (Asp) finden sich nicht nur im ZNS, sondern auch in hohen Konzentrationen (ca. 20-250 µM) in der Synovialflüssigkeit von Arthrosepatienten. In tierexperimentellen Studien wurde eine erhöhte Freisetzung der EAS im Frühstadium der Arthrose ermittelt. Sowohl Aminosäuretransporter als auch Glutamat-Rezeptoren, deren Expression ursprünglich nur im ZNS beobachtet wurde, konnten mittlerweile auch in den nicht-neuronalem Geweben wie Knochen, Pankreas, Haut und hyalinem Gelenkknorpel nachgewiesen werden. Bisherige Untersuchungen zeigen bereits, dass die EAS im Gelenk eine pro-inflammatorische Wirkung entfalten und Glutamatrezeptoren bei der Mechanotransduktion der Chondrozyten eine Rolle spielen.
Das Ziel der hier vorgestellten In-vitro-Studie war es, systematisch die Wirkung von Glu und Asp auf die Synthese und Freisetzung von Proteoglykanen (PGs), Stickoxid (NO), TNF-α und PGE2 zu bestimmen und zwar in Abhängigkeit von der Konzentration der EAS und dem Schweregrad der arthrotischen Vorschädigung.
Methodik: Die Knorpelexplantate stammten aus humanen lateralen Femurkondylen, die im Rahmen von Knie-TEP-Implantationen gewonnen wurden. 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 nach Stabilisierung des Stoffwechsels für 4-7 Tage den Nährmedien Glu oder Asp in einer Endkonzentration von 10, 100 oder 1000 µM mit und ohne 5 ng/ml IL-1ß hinzugefügt. Die Nährmedien enthielten während der letzten 18 h der Experimente 10 µCi/ml [35S]-SO4, um die Synthese der PGs bestimmen zu können. Der Gehalt an PGs wurde durch den DMMB-Assay ermittelt, während der NO-Gehalt der Nährmedien mit Hilfe der Griess-Reaktion spektralphotometrisch erfasst wurde. Die Vitalität der Explantate wurde fluoreszensmikroskopisch mit Fluoreszeindiacetat und Propidiumiodid bestimmt. Der Gehalt an TNF-α und PGE2 wurde durch kommerziell erhältliche ELISAs quantifiziert. Als Kontrolle dienten Explantate, die aus der gleichen Femurkondyle gewonnen wurde, denen jedoch keine EAS zugesetzt wurde. Jedes Experiment wurde fünfmal wiederholt (N=6).
Ergebnisse: Glutaminsäure und Asparaginsäure haben in physiologisch relevanter Konzentration und unabhängig vom Grad der arthrotischen Vorschädigung keinen Einfluss auf die Vitalität von Chondrozyten sowie Synthese und Freisetzung von Proteoglykanen, NO, TNF-α und PGE2 aus humanen Kniegelenksknorpel.
Schlussfolgerung: Zukünftige Untersuchungen werden zeigen, inwiefern diese Aminosäuren weitere (patho)-physiologische Funktionen im Gelenkknorpel bzw. Gelenk entfalten.
