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Fragestellung: Periprothetische Infektionen (PPI) nach Knieendoprothesenimplantation (Knie-TEP) stellen nach wie vor ein ungelöstes Problem dar. Eine zuverlässige Diagnostik ist hierbei von zentraler Bedeutung. Aktuell existiert kein Testverfahren, das als alleiniges Kriterium zur Diagnostik einer periprothetischen Infektion herangezogen werden kann. Das immunologisch reaktive Molekül sPECAM-1 wird nach erfolgter T-Zell-Aktivierung von dessen Oberfläche abgespalten. Die primäre Hypothese dieser Studie beruht auf der Annahme, dass lösliches PECAM -1 (sPECAM-1) einen Rückschluss auf das lokale Level der T-Zell-Aktivierung sowie der adaptiven Immunantwort zulässt und somit als potentieller Biomarker für periprothetische Infektionen dienen kann.

Methodik: Lokale sPecam-1 Konzentrationen in Synovialflüssigkeitsproben nativer Kniegelenke (vor Knie-TEP Primärimplantation) sowie bei Revisionsoperationen (aseptisch sowie septisch) wurden mittels ELISA quantifiziert. Des Weiteren wurde eine Korrelation mit der klinischen Infektentität (nicht infiziertes natives Kniegelenk, aseptische Knieprothesenrevision, periprothetische Knie-TEP Infektion) analysiert und ausgewertet. Um die immunmodulatorischen Einflüsse des sPecam-1 Moleküls auf das adaptive Immunsystem genauer zu untersuchen, wurden T-Zellen mittels spezifischer Antikörper-beschichteter Beads gegen die Oberflächenmoleküle CD2, CD3 sowie CD28 stimuliert. Stimulierte sowie unstimulierte T-Zellen wurden dann in den jeweiligen Synovialflüssigkeitsproben und unter Einfluss von physiologisch relevanten Konzentrationen von synthetischem sPECAM-1 kultiviert. Die Analyse der entsprechenden Zytokin-Expressionsmuster erfolgte mittels qPCR.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es zeigte sich eine signifikant höhere sPECAM-1 Konzentration in der septischen (n=38) im Vergleich zur aseptischen Revision (n=54, p<0,001). Des Weiteren war eine signifikant höhere Konzentration des Moleküls bei beiden Revisionsentitäten (aseptisch und septisch) im Vergleich zu den Proben der nativen Kniegelenke (n=15, p<0,001) zu verzeichnen. Statistische Ausreißer im Sinne einer erhöhten sPECAM Konzentration der initial aseptisch klassifizierten Revisionsgruppe konnten auf Anzeichen einer später vorhandenen PPI im follow-up Zeitraum zurückgeführt werden. Die Exposition von aktivierten T-Zellen zu s-PECAM-1 haltiger Synovialflüssigkeit führte zur Hochregulation einer pro-inflammatorischen Genexpression.

Unsere bisherigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass sPECAM-1 einen verlässlichen und vielversprechenden Biomarker zur Diagnostik einer PPI darstellt. Der positiv prädiktive Wert im Vergleich zu den bisherigen Goldstandards der PPI Diagnostik ist diesbezüglich besonders zu unterstreichen. Des Weiteren erlaubt die Detektion der T-Zell-Aktivierung im nativen Stadium durch die jeweiligen sPECAM-1 Level im Vergleich zu den korrespondierenden follow-up Proben ggf. eine Einschätzung bezüglich der potentiell vorhandenen immunologischen Prädisposition für eine spätere Infektion.