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Fragestellung: Die Arthrofibrose (AF) ist eine schwerwiegende Komplikation nach Knieendoprothese (Knie-TEP) und ist häufig mit einer substantiellen Einschränkung der Patientenzufriedenheit verbunden. In der Pathogenese kennzeichnet die AF eine anhaltende Inflammation des synovialen Gewebes. Es wurde bislang nicht untersucht, inwieweit dabei eine Sekretion proinflammatorischer Faktoren in die Gelenkflüssigkeit erfolgt und ob dadurch eine Aufrechterhaltung, oder Verstärkung der Inflammation, stattfindet.

Die Hypothese dieser Studie war es daher, dass die Gelenkflüssigkeit von Patienten mit Arthrofibrose eine pro-inflammatorische Reaktion in synovialen Zellen in vitro auslöst und ein konditioniertes Medium dieser Zellen wiederum dieselbe Expression inflammatorischer Gene in synovialen Zellen bewirkt.

Methodik: Wir untersuchten retrospektiv den in vitro Effekt von Gelenkpunktaten von 10 Patienten mit AF nach Knie-TEP (ASF Gruppe) und 10 gesunden Patienten (HSF Gruppe) auf die Genexpression von Synovialzellen (ATCC, SW-892). Das Expressionsprofil inflammatorischer Gene wurde mittels eines PCR Array (RT2-Profiler PCR Array, SA Biosciences, USA) untersucht. Zusätzlich wurde eine Gruppe synovialer Zellen, die mit dem konditionierten Medium der ASF-Gruppe inkubiert wurde (ACM Gruppe), in gleicher Weise untersucht. Die Kontrollgruppe bestand aus in Standardmedium kultivierten Zellen ohne Addition von Gelenkflüssigkeit. Die Quantifizierung der mRNA Expression jedes Genes erfolgte mittels der delta-delta CT Methode und wurde anhand der Housekeeping-Gene normalisiert.

Ergebnisse: Die Expression von 370 Schlüsselgenen der Inflammation und Immunantwort zeigte, dass das Expressionsprofil der Kontrollgruppe mehr mit dem Expressionsprofil der ASF-Gruppe als der HSF- oder ACM-Gruppe übereinstimmte. Trotzdem wurden proinflammatorische Zytokine wie IL-1a (ASF:2.5-fach, p=0.017; ACM:13.5-fach, p<0.001), IL-1b (ASF:4.8-fach, p=0.003; ACM:13.5-fach, p<0.001), IL-6 (ASF:15.2-fach, p<0.001; ACM:24.9-fach, p<0.001) und TNF-a (ASF:7.4-fach, p<0.001; ACM:3.1 fach, p=0.012) in der ASF- und ACM-Gruppe signifikant hochreguliert, im Gegensatz zu der HSF-Gruppe.

Schlussfolgerung: Die Kultur synovialer Zellen mit der Gelenkflüssigkeit von Patienten mit AF nach Knie-TEP resultierte in einer Hochregulation zentraler pro-inflammatorischer Zytokine im Vergleich zu Zellen, die mit gesunder Gelenkflüssigkeit inkubiert wurden. Überraschenderweise zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen Zellen, die mit dem konditionierten Medium der ASF-Gruppe und Zellen, die direkt mit der Gelenkflüssigkeit der ASF-Gruppe kultiviert wurden. Trotzdem teilen die ASF- und ACM-Gruppe eine charakteristische pro-inflammatorische Expressionssignatur, die zu einem Selbstunterhalt der Inflammation bei Arthrofibrose beitragen kann.

Die pathologische Inflammation bei AF nach Knie-TEP scheint sowohl indirekt über lokale inflammatorische Faktoren in der Gelenkflüssigkeit als auch durch eine pathologische Dysregulation synovialer Zellen beeinflusst.