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Fragestellung: Neben einer direkten mechanischen Schädigung des Knorpelgewebes liegt bei Gelenkverletzungen häufig ein Hämarthros vor. Sowohl Blutexposition als auch Trauma verursachen im Knorpel Zellverlust, Inflammation und Matrixdegradation und könnten sich gegenseitig verstärken. Deshalb wurden die genannten Parameter unter alleiniger Traumatisierung sowie dem kombinierten Einfluss von Trauma und Blut sowohl in vitro in einem Gewebekulturmodell als auch in vivo in einem etablierten Knorpeltrauma-Modell am Kaninchen untersucht.

Methodik: Gewebepellets aus makroskopisch intaktem Knorpel von Arthrosepatienten wurden mit Hilfe eines „Drop-Towers“ stumpf traumatisiert (Energie 0,6 J) und mit oder ohne 10 % Blut kultiviert. Nach 24 h und 96 h wurde der Effekt der Behandlungen auf die Zellvitalität, Mediatorfreisetzung und Genexpression analysiert (n≥4). Für die in vivo Analysen wurden adulte New Zealand White rabbits folgenden Gruppen (n=6) zugeteilt: Kontrolle; Arthrotomie; Arthrotomie und Knorpeltrauma; Arthrotomie, Knorpeltrauma und intraartikulärer Blutinjektion (0.5 ml). Für die biomechanisch definierte Traumatisierung der Femurkondylen wurde eine speziell entwickelte Traumatisierungsapparatur verwendet. Nach 1 und 12 Wochen wurden Inflammationsmediatoren in der Synovialflüssigkeit und histologische Veränderungen im Knorpel untersucht sowie immunhistologische Färbungen durchgeführt. Die statistische Auswertung erfolgte mittels 2-way-ANOVA.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die in vitro Studien zeigten einen signifikanten additiven bzw. synergistischen Effekt der Blutexposition auf traumabedingtes Zellsterben, Interleukin (IL)-1β-, Tumornekrosefaktor (TNF) α-, Prostaglandin E2 (PGE2)- und Stickstoffmonoxid (NO)-Freisetzung als auch auf Matrixmetalloproteinase (MMP)-Aktivität. Diese Ergebnisse spiegelten sich in der signifikant erhöhten Genexpression der PGE- und NO-Synthase sowie MMP1 nach kombinierter Behandlung wider. In vivo induzierte alleinige Arthrotomie eine initiale Entzündung, welche mit erhöhten IL-1β-, TNFα- und PGE2-Konzentrationen nach 1 Woche einherging. Histologisch verursachte das Trauma signifikante arthrotische Veränderungen im Knorpel, die sowohl Fissurierung, Zell- und Proteoglykangehalt des Knorpels als auch die Bildung von Zellklonen betrafen, jedoch nicht durch das Hämarthros verschlimmert wurden. Knorpeltrauma führte zu einer anhaltenden Deposition des terminalen Komplementkomplexes, welche durch Blutexposition noch verstärkt wurde. Dagegen wurde die traumainduzierte Osteophytenbildung und TNFα-Freisetzung durch das Hämarthros reduziert.

Während die in vitro Ergebnisse auf eine erhöhte Vulnerabilität von traumatisiertem Knorpel bei Blutexposition hinwiesen, zeigte ein singuläres Hämarthros in vivo heterogene Effekte und bewirkte keine Erhöhung des histologischen Arthrosescores. Diese Befunde deuten darauf hin, dass eine begrenzte singuläre Einblutung bei Gelenkverletzungen die traumainduzierte Knorpelschädigung nicht wesentlich verstärkt.