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Fragestellung: Parathormon (PTH [1-34]) wird klinisch zur Osteoporosebehandlung eingesetzt und verbessert die experimentelle Frakturheilung. Unklar ist, ob PTH [1-34] in vivo die Reparatur osteochondraler Defekte durch einen synergistischen Effekt auf Gelenkknorpel und subchondralen Knochen stimuliert.

Methodik: In den trochleae femores von 8 Kaninchen wurden standardisiert je 2 osteochondrale Defekte (Durchmesser 3,2 mm; Tiefe 5,0 mm; n = 32) erzeugt. Die Behandlungsgruppe (n = 4 Tiere) erhielt täglich subkutan 10 µg PTH [1-34]/kg, die Kontrollgruppe NaCl 0,9%. Nach 6 Wochen wurde der subchondrale Knochen mittels µCT analysiert. Die Knorpelreparatur wurde anhand etablierter Bewertungssysteme makroskopisch [Goebel et al., OAC 2012] und histologisch [Sellers et al., JBJS Am 1997] nach Safranin-O Färbung evaluiert. Der Typ I und II Kollagengehalt wurde polarisationsmikroskopisch und immunhistochemisch untersucht. DNA- und Proteoglykan-Gehalt wurden biochemisch (Hoechst 33258, Dimethylmethylenblau), und eine entzündliche Reaktion der Synovialmembran histologisch bestimmt. Ein Effekt von PTH [1-34] auf die Expression des PTH-Rezeptors (PTH1R) und die Apoptose von Osteozyten und Chondrozyten (Caspase-3) wurde immunhistochemisch nachgewiesen. Zur statistischen Auswertung wurden ein GEE Modell und der gewichtete Bland-Altman Korrelationskoeffizient verwendet (Signifikanzniveau P < 0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: PTH [1-34] steigert die Breite der subchondralen Knochenlamelle (0,25 ± 0,03 versus 0,19 ± 0,02 mm; P = 0,01) und der Trabekel der subchondralen Spongiosa (0,08 ± 0,01 versus 0,06 ± 0,01 mm; P = 0,01) innerhalb der Defekte und stimuliert Volumen (86,51 ± 5,01 versus 66,86 ± 4,84%; P < 0,001) und Mineralsalzgehalt (840,96 ± 14,34 versus 741,10 ± 13,80 mg Kalziumhydroxyapatit/cm3; P < 0,001) der angrenzenden Knochenlamellen im Vergleich zur Kontrolle. Ebenso verbessert PTH [1-34] die Knorpelreparatur makroskopisch (2,1 ± 0,2 versus 4,7 ± 0,3; P < 0,01) und histologisch (8,6 ± 1,5 versus 12,9 ± 1,5; P < 0,001). Interessanterweise besteht keine signifikante Korrelation zwischen diesen Verbesserungen des subchondralen Knochens und des Knorpels (alle P > 0,12), obwohl PTH [1-34] eine Steigerung der PTH1R Expression sowohl auf Osteozyten (64 versus 38%; P < 0,001) als auch auf Chondrozyten (57 versus 9%; P < 0,001) bedingt. PTH [1-34] induziert keine Inflammation der Synovialmembran (P = 0.95), keine Apoptose (alle P > 0,11), und führt zu keinen Änderungen im Typ I und II Kollagengehalt (beide P > 0,57) sowie dem DNA- (16,31 versus 22,20 ng/µg Protein; P = 0,37) und Proteoglykan-Gehalt (0,06 versus 0,07 µg/µg; P = 0,69) der Reparaturgewebe.

Zusammenfassend stimuliert PTH [1-34] die Knorpelreparatur und Wiederherstellung des subchondralen Knochens in osteochondralen Defekten in vivo, möglicherweise über eine Hochregulation der PTH1R Expression. PTH [1-34] könnte somit seinen klinischen Nutzen nicht nur zur Behandlung der Osteoporose, sondern auch bei osteochondralen Defekten entfalten.