gms | German Medical Science

Fragestellung: Eine Degeneration des vorderen Kreuzbandes (ACL) kann zu Knieinstabilität und Fortschreiten einer Osteoarthrose (OA) führen. Bei der Gewebealterung ist eine Änderung der Sensitivität für Wachstumsfaktoren möglich. Eine alterierte Sensitivität von Bänderzellen gegenüber BMP2 im degenerierten Kreuzband ist jedoch bisher noch nicht beschrieben. Ziel der Studie war es daher, zu prüfen ob eine Dysregulation im BMP2 Signalübertragungsweg zur Alters- und OA-assoziierten Bänderdegeneration beitragen könnte.

Methodik: ACL Gewebeproben (n=45) von Patienten mit und ohne OA (jünger oder älter als 60 Jahre, männlich und weiblich) wurden histopathologisch mittels spezifischer Scoresysteme in Degenerationsgrade klassifiziert. Aus den Proben isolierte ACL Fibroblasten (n=10 jünger als 60 Jahre; n=10 älter als 60 Jahre) wurden mit rekombinantem humanen BMP2 (5 nM) stimuliert und die Phosphorylierung der Smad1/5/8 Proteine, und der dem nicht-kanonischen (non-Smad) Signalweg zugeordneten Erk1/2 Proteine bestimmt. Außerdem wurde die Genexpression von Schlüsselproteinen des BMP2 Signalweges, der ligamentogenen und chondrogenen Transkriptionsfaktoren sowie von Scleraxis und SOX9 ermittelt. Der Gruppenvergleich parametrischer Daten erfolgte mit dem one Sample t-Test und einer ANOVA, der Vergleich nicht-parametrischer Daten mittels ANOVA und Kruskal Wallis Test. Außerdem wurden die Spearman Korrelationskoeffizienten bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die ACLs zeigten verschiedene Grade einer histopathologischen Degeneration, oft assoziiert mit einer Synovitis und Kalziumablagerungen. Die Degeneration korrelierte signifikant mit dem Grad der Synovitis. Die BMP2 Stimulationen resultierten in einer Klassifiziereung in frühe, späte und Nicht-Responder im Hinblick auf eine Zeit-abhängige Phosphorylierung der Smad1/5/8 und Erk1/2 Proteine im Vergleich zur unstimulierten Kontrolle. Die unbehandelten ACL-Fibroblasten wiesen eine unterschiedliche Expression der BMP-Rezeptoren ALK3 (BMPRIA), ALK6 (BMPRIB) and BMPRII auf. Die Genexpression von ALK3 korrelierte signifikant mit der von BMP6, Noggin und SOX9. Es konnte außerdem eine frühe Induktion von Inhibitoren des BMP Signalweges und Scleraxis durch BMP2 beobachtet werden. Das Expressionsprofil von BMP6 und Scleraxis war signifikant durch das Alter der Zellspender beeinflusst und die durch BMP2 induzierte BMP4 Expression unterschied sich in ACL Fibroblasten von OA und gesunden ACL Spendern. Es konnten wichtige Aspekte des BMP2 Signaltransduktion in primären humanen ACL-Fibroblasten dargestellt werden. Einige der gewonnenen Daten unterstützen die Hypothese, dass der durch BMP2 induzierte Signalweg in alternden ACLs und bei OA verändert ist.