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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013)

22.10. - 25.10.2013, Berlin

Der Einfluss von nichtselektiven Cyclooxygenase-Inhibitoren auf primäre humane artikuläre Chondrozyten unter IL-1 beta Exposition

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Barbara Maria Dirhold - Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Alexander Mehlhorn - Universitäts Klinikum Freiburg i. Br., Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg i. Br., Germany
  • Philipp Niemeyer - Universitäts Klinikum Freiburg i. Br., Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg i. Br., Germany
  • Ralph Greaser - Department Molecular und Cellular Biology, ProQinase GmbH, Freiburg i. Br., Germany
  • Norbert Südkamp - Universitäts Klinikum Freiburg i. Br., Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg i. Br., Germany
  • Hagen Schmal - Universitäts Klinikum Freiburg i. Br., Department Orthopädie und Traumatologie, Freiburg i. Br., Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013). Berlin, 22.-25.10.2013. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2013. DocGR12-1250

doi: 10.3205/13dkou486, urn:nbn:de:0183-13dkou4862

Veröffentlicht: 23. Oktober 2013

© 2013 Dirhold et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: COX-Inhibitoren sind die orthopädisch-traumatologischen Standardanalgetika. Sie werden im perioperativen Schmerzmanagement und der Therapie akuter Pathologien des muskuloskelettalen Systems, wie Trauma und Exazerbation einer Osteoarthritis (OA) verordnet. Ob und welchen Einfluss die COX-Inhibition auf den artikulären Knorpel hat ist noch nicht komplett verstanden und wird kontrovers diskutiert. Eine klinische Empfehlung zur COX-inhibierenden Therapie bei Pathologien des artikulären Knorpels, kann bislang nicht gegeben werden.

Methodik: Während der endoprothetischen Versorgung medialer Schenkelhalsfrakturen wurden Hüftköpfe asserviert. Die, mittels Kollagenaseverdau isolierten, primären Chondrozyten wurden in 3D-Alginate Beads kultiviert. Durch IL-1beta wurde eine Entzündungsreaktion provoziert und mit den drei meistverordneten nichtselektiven COX-Inhibitoren Ibuprofen (Ibu), Paracetamol (PCM) und Diclofenac (Diclo) behandelt. Nach 14 Tagen erfolgten die Analysen zu metabolischer Zellaktivität, Proliferation, Apoptoserate und bFGF-Sekretion sowie die Bestimmung des chondrogenen Markerprofils auf mRNA-Ebene.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: IL-1beta erhöhte die metabolische Zellaktivität um das Vierfache. Die DNA-Amplifikation wurde um 51 % gesteigert (p<0,05). Weiter induzierte IL-1beta ein 30 % erhöhtes Apoptosegeschehen. Die nichtselektiven COX-Inhibitoren erwiesen sich als kompetente, Antagonisten mit Ibu -15,8 %, PCM -18,6 % und Diclo -23,6 % (p<0,05) erniedrigtem Apoptosegeschehen. Einhergehend mit gesteigerter Proliferation wurden in den Mediumüberständen, der mit IL-1beta behandelten Samples, am 3. Tag 2,85-fach erhöhte bFGF-Konzentrationen gemessen. Der bFGF-Level blieb bis zum 14. Tag erhöht. Die Behandlung mit nichtselektiven COX-Inhibitoren führte zu einem weiteren bFGF-Anstieg zwischen 84 % und 245 % (p<0,05). Die Real-Time PCR zeigte die komplette Suppression des chondrogenen Markers Kollagen Typ II und eine um 70 % erniedrigte Aggrecanexpression (p<0,05) durch IL-1beta. Die COX-Inhibition hatte keinerlei Einfluss auf die chondrozytäre Genexpression.

IL-1beta induziert chondrozytäre Apoptose und aktiviert, einhergehend mit gesteigerter Stoffwechselaktivität, die bFGF-Sekretion. Nichtselektive COX-Inhibitoren antagonisieren den pro-apoptotischen Effekt von IL-1beta. Dies dürfte auf ihren bFGF-aktivierenden Einfluss zurückzuführen sein. Negative Effekte von Seiten der nichtselektiven COX-Inhibitoren konnten nicht festgestellt werden. Somit legitimieren vorliegende Ergebnisse die klinische Anwendung nichtselektiver COX-Inhibitoren im orthopädisch-traumatologischen Bereich in Verbindung mit akuten Pathologien des artikulären Knorpels. Aufgrund der bFGF-aktivierenden Wirkung der nichtselektiven COX-Inhibitoren sollte weiteres Interesse auf deren Interaktion mit mesenchymalen Stammzellen (MCS) gerichtet werden. Im Rahmen der interventionellen Wiederherstellung der intakten Gelenkfläche und der Frakturheilung könnten diese Wechselwirkungen klinisch relevant sein.