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Fragestellung: Den Aggrecanasen-1 und -2, auch ADAMTS (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motif) -4 und ADAMTS5 genannt, wurde eine zentrale Rolle bei der proteolytischen Zerstörung des arthrotischen Gelenkknorpels zuerkannt. Tierexperimentelle Untersuchungen sowie eine klinische Studie deuten darauf hin, dass Tetracycline neben ihrer antimikrobiellen Wirkung auch die Progression der Knorpelzerstörung verlangsamen können. In der hier vorliegenden experimentellen Studie sollte daher erstmalig untersucht werden, inwiefern Tetrazykline 1. die Aktivität von ADAMTS4 sowie ADAMTS5 hemmen können und somit 2. in der Lage sind, die durch Interleukin-1 (IL-1) induzierte Proteoglyanfreisetzung aus humanen Knorpelexplantaten zu hemmen.

Methodik: Die Aktivität von rhADAMTS4 und rhADAMTS5 wurde mit Hilfe von rhAggrecan-IGD als Substrat bestimmt, wobei das proteolytisch freigesetzte Aggrekanpeptid mit der N-terminalen Sequenz ARGSVIL in einer Microtiterplatte mittels eines mAb quantifiziert wurde. Die Hemmung der enzymatischen Aktivität durch Minocyclin, Doxycyclin und Tetrazyklin wurde anhand einer Standardkurve berechnet (N=3).

Zur Bestimmung der Proteoglykanfreisetzung wurden humane Knorpelexplantate mittels Collins Score bewertet und anschließend 11 Tage lang mit 1, 10, 50 oder 100 µM Minocycline, Doxycyclin oder Tetracyclin mit und ohne 5 ng/ml rhIL-1β behandelt. Der Proteoglykangehalt in den Nährmedien und den Explantaten wurde mit Hilfe der DMMB-Methode ermittelt, während die Vitalität der Knorpelexplantate fluoreszensmikroskopisch bestimmt wurde. Die Ergebnisse wurden verglichen mit unbehandelten Kontrollproben. Jede Versuchsbedingung wurde fünfmal wiederholt, wobei die Explantate jeweils von 6 verschiedenen Patienten stammten (N=6). Die Daten wurden mittels ANOVA statistisch analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Doxycyclin, Minocyclin und Tetracyclin hemmten konzentrationsabhängig die Aktivität von rhADAMTS4 und rhADAMTS5, wobei eine ausgeprägte Hemmung nur bei einer Konzentration von 50 und 100 µM beobachtet wurde. Alle drei Tetracycline entfalteten keine inhibitorische Wirkung auf die durch IL-1 induzierte Proteoglykanfreisetzung. Dieses fehlende inhibitorische Potential wurde bei allen Explantaten festgestellt und war zudem unabhängig vom Schweregrad der arthrotischen Veränderungen, die mittels des Collin Scores makroskopisch bestimmt wurde. Die Anfärbung der Knorpelschnitte mit Propidiumiodid und Fluorescein-diacetat zeigte, dass weder IL-1 alleine noch in Kombination mit den Tetracyclinen eine zytotoxische Wirkung entfaltete.

Unsere Studie konnte erstmalig zeigen, daß Tetracycline die Aktivität der Aggrecanase-1 und -2 in vitro hemmen können. Da die Tetracycline selbst bei einer hohen Konzentration von 100 µM nicht in der Lage waren, die IL-1 induzierte Proteoglykanfreisetzung aus humanen Gelenkknorpelexplanten zu hemmen und zudem der therapeutische Plasmaspiegel nur bei 2–7 µM liegt, ist eine klinische relevante Hemmung der Proteoglykanverluste bei Arthrose unwahrscheinlich.