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Fragestellung: Die Aktivierung des terminalen Komplementkomplexes (TCC bzw. C5b-9) wird in der Literatur sowohl mit Entzündungsreaktionen als auch der Arthrose-Entstehung in Verbindung gesetzt. Um die bis dato noch weitgehend unbekannten Mechanismen näher zu betrachten, wird in diesem Projekt der Zusammenhang zwischen Komplement-Exposition und der Induktion des programmierten Zelltodes im Kontext der posttraumatischen Arthrose (PTA) untersucht.

Methodik: Mit Einverständnis der Spender (n= 11) wurde humanes Knorpelgewebe im Rahmen von Knie-TEP Operationen erhalten und Explantate aus makroskopisch intaktem Gewebe (ICRS Grade≤ 1) gewonnen. Das mechanische Trauma (T) wurde anhand eines etablierten „Drop-Towers“ (Energie: 0,59 J) appliziert. Die Explantate wurden zudem mit 30% humanem Serum (HS) bzw. hitzeinaktiviertem (hi-)HS mit/ohne arthrotischem Knorpelhomogenisat (OAH) inkubiert. Darüber hinaus wurde der RIP-Kinase (RIPK)-1-Inhibitor Necrostatin-1 (Nec: 40 µM) und der TCC-Inhibitor Aurintricarbonsäure (ATA: 75 µg/mL) in diesem Modell getestet. Nicht-traumatisiertes Gewebe diente als Kontrolle (K). 4 Tage nach Trauma wurde anhand eines Live-Dead Stainings die Zellvitalität ermittelt und Genexpressionsanalysen der Nekroptose-Marker RIPK1, RIPK3 und MLKL, sowie der Apoptose-assoziierten Caspasen (CASP) 3 und 8 durchgeführt. Die Präsenz des TCC und der p-MLKL wurden zudem immunhistologisch überprüft. Die statistische Auswertung erfolge mittels One-Way ANOVA.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im schwergeschädigten Gewebe (ICRS Grade ≥3) wurde eine erhöhte Genexpression der Nekroptose-Marker, sowie positive Färbungen für p-MLKL und TCC, festgestellt. Im Knorpeltrauma-Modell wurde nach T zwar eine Reduktion der Zellvitalität beobachtet ([vs K] -19%, p≤ 0,0001), jedoch kein signifikanter Einfluss auf die Nekroptose bzw. Apoptose-assozierte Genexpression festgestellt. Die zusätzliche Stimulation mit HS alleine verstärkte die Trauma-Effekte hinsichtlich der Zellvitalität ([vs T] -7,5%, p≤ 0,05) und induzierte die Genexpression des Nekroptose-assozierten Markers MLKL ([vs T] 1,7-fach, p≤ 0,0001). Obwohl OAH alleine keinen signifikanten Einfluss auf die Messparameter hatte, konnten in Kombination mit HS additive Effekte beobachtet werden ([vs T] Zellvitalität: -15%, p≤ 0,001; Genexpression RIPK3: 2,3-fach, p≤ 0,01, MLKL: 1,8-fach, p≤ 0,0001). Diese Effekte waren in Ansätzen mit hi-HS bzw. nach Behandlung mit ATA oder Nec nahezu vollständig aufgehoben. Auch im nicht-traumatisierten Gewebe wurde nach HS-Stimulation mit/ohne OAH eine tendenzielle Erhöhung des Absterben der Chondrozyten beobachtet.

Die vorliegenden Ergebnisse weisen auf einen Zusammenhang zwischen der TCC-Aktivierung und dem Absterben der Chondrozyten nach Knorpeltrauma hin. Dabei könnte es sich um nekroptotische Vorgänge handeln, was eine wichtige Erkenntnis hinsichtlich neuer Therapieansätze darstellt. Zur genaueren Klärung der zugrundeliegenden Prozesse sind weitere Experimente mit dem Pan-Caspase-Inhibitor z-VAD und Analysen auf Proteinebene geplant.