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Fragestellung: Nach traumatischen Knorpelverletzungen führen sowohl nekrotische als auch apoptotische Prozesse zum progressiven Zellverlust, welcher eine entscheidende Rolle bei der Knorpeldegeneration spielt. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der programmierten Nekrose (=Nekroptose) im humanen ex vivo Knorpeltrauma-Modell.

Methodik: Humane Femurkondylen wurden mit Einverständnis der Spender (n=15) nach Knie-TEP Operationen erhalten und Gewebeexplantate aus makroskopisch intaktem Knorpel (ICRS Grade ≤1) gewonnen. Die Explantate wurden mittels eines „Drop-Tower“ stumpf traumatisiert (Energie: 0,59 J). Neben dem Trauma (T) wurden zur Nekroptose-Induktion TNFa (100 ng/mL) und Cycloheximid (CHX: 10 µg/mL) verwendet. Um zwischen apoptotischen Prozessen unterscheiden zu können, wurden zusätzliche Ansätze mit dem Pan-Caspase-Inhibitor zVAD-fmk (25 µM) durchgeführt. Außerdem wurde das Antioxidans N-Acetylcystein (NAC: 2 mM) bzw. der RIPK1-Inhibitor Necrostatin-1 (Nec: 40 µM) getestet. Nach 4 Tagen wurde die Zellvitalität mittels Live-Dead Staining und die Genexpression der Nekroptose-Marker RIPK1, RIPK3 und MLKL, sowie der Apoptose-assoziierten Caspasen (CASP) 3 und 8 über qRT-PCR analysiert. p-MLKL wurde zudem immunhistologisch nachgewiesen. Darüber hinaus wurde arthrotisches (OA) Gewebe (ICRS Grade ≥3) entsprechend untersucht. Die statistische Auswertung erfolge mittels One-Way ANOVA. Kontrolle (K)= nicht-traumatisiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Präsenz von p-MLKL und die erhöhte Genexpression Nekroptose-assoziierter Marker im OA Gewebe (RIPK3: 4-fach; MLKL: 2,4-fach, je p≤ 0,001) deuten auf eine potenzielle Beteiligung der Nekroptose während der Pathogenese arthrotischer Erkrankungen hin. Obwohl die Zellvitalität nach T um ca. 22% reduziert war (p≤ 0,0001), wurde die Genexpression der getesteten Marker im Knorpeltrauma-Modell nur tendenziell erhöht. Die TNF/CHX-Stimulation führte zum Zellverlust ([vs. K] -15%, p≤ 0,001) und induzierte die Transkription von RIPK1, MLKL ([vs K] je 2,4-fach, p≤ 0,0001), sowie CASP3 und 8 ([vs K] 3,5-fach, p≤ 0,0001; bzw. 1,9-fach, p≤ 0,01). Zudem konnte die p-MLKL im Gewebe nachgewiesen werden. Nach T (T+TNF+CHX) wurden additive Effekte hinsichtlich Zellvitalität ([vs K+TNF+CHX] -21%, p≤ 0,0001) und der Nekroptose-assoziierten Genexpression ([vs K+TNF+CHX] RIPK3: 1,8-fach, p≤ 0,01; MLKL: 1,4-fach, p≤ 0,01) beobachtet. Die Behandlung mit Nec bzw. NAC hatte zellprotektive Effekte ([vs T+TNF+CHX] NAC: +11,5%, p≤ 0,05; Nec: +15,2%, p≤ 0,001) und supprimierte die entsprechenden mRNA Level (NAC: RIPK1 & MLKL, p≤ 0,05; Nec: RIPK1 & 3, p≤ 0,05; MLKL p≤ 0,0001).

Trotz der Hinweise auf nekroptotische Vorgänge im OA Gewebe, zeigte der mechanische Stimulus alleine keine induktive Wirkung. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass weitere Faktoren, z.B. pro-inflammatorische Zytokine, bei der Induktion des Nekroptose-Pathway notwendig sind und der oxidative Stress eine wesentliche Rolle spielt. Aus diesen Erkenntnissen könnten sich Möglichkeiten für neue Therapieansätze ergeben.