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Fragestellung: Die Arthrose ist eine degenerative Erkrankung des hyalinen Knorpels, die sowohl Aufbau der extra- und perizellulären Matrix [1] negativ beeinflussen, also auch Apoptose vereinzelter Chondrozyten bewirken kann. Auf der zellulären Ebene ist einerseits eine rein genetische Prädisposition für die frühere Arthroseentwicklung bekannt, andererseits kann eine Fehlbelastung Auswirkung auf phänotypische Exprimierung wie Aktin-basierten Aufbau des Zytoskeletts haben. Dies beruht u.a. auf Calcium-vermitteltem Signalweg über mechano-sensitiven Rezeptoren wie Piezo [1], [2] und TRPV4 [2], [3]. Intraartikuläre Anwendung von Glukokortikoide wie Triamcinolon acetonid [TA] bewirkt bekanntlich Verbesserung der Funktionalität und Schmerzlinderung bei Arthrosepatienten. Bei höherer Dosierung können Glucokortikoide jedoch chondrotoxisch über oxidativer Stressinduktion wirken. Unser Ziel ist zu untersuchen, inwiefern und bei welcher Dosierung TA die Elastizitätseigenschaft der Chondrozyten verändern und den intrazellulären Calcium-Signalweg beeinflussen kann.

Methodik: In einer prospektiven in-vitro-Untersuchung wurden humane Chondrozyten aus Knorpel des Kniegelenks, welche bei Knie-TEP-Operationen bei Arthrosepatienten gewonnen wurden, isoliert und für 7 Tage in TA verschiedener Konzentrationen (2 µM, 20 µM, 0,2 mM and 2 mM) sowie in einer Kontrolllösung inkubiert. Anschließend wurde bei 5 Patienten die Elastizität der Chondrozytenmittels Rasterkraftmikroskop [AFM] gemessen. Zudem wurden Chrondrozyten von 6 weiteren Patienten mit dem Calcium-sensitiven Farbstoff Fluo4-AM markiert und die Änderung der Fluoreszenzintensität während der Druckapplikation [500 nN] mittels AFM aufgezeichnet. Die aus den gemessenen Elastizitätsmodulen und Fluoreszenzmaxima berechneten Mittelwertewurden mittels Mann-Whitney-U-Test mit der Kontrollgruppe verglichen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In unserer Studie bewirkte die Inkubation der Chondrozyten mit 2mM TA einen vollständigen Zelltod der Chondrozyten mit Auskristallisierung, welche einer intraartikulären Dosierung von ca. 3,45 mg entsprechen würde. Der pharmakologische Effekt bei weiterhin lebendigen Zellen war bei 0,2 mM unter Fluoreszenzmikroskopie maximal, sodass diese als effektive Dosis zur Analyse verwendet wurde (Abbildung 1 [Abb. 1]).

Es konnte darunter einerseits eine hoch-signifikante Erhöhung des Elastizitätsmoduls [p<0,001] im Vergleich zur Kontrollgruppe verzeichnet werden, andererseits konnten signifikant höhere Calciumkonzentrationen anhand der Fluoreszenzsignale während der mechanischen Stimulation [p<0,05] gemessen werden. Dies stellt einen Hinweis dar, dass Triamcinolon die Elastizität eines Chondrozyts senken und gleichzeitig seine Calcium-abhängige Mechano-Sensitivität verstärken kann.