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Fragestellung: Implantatlockerungen und periprothetische Gelenkinfektionen (PJI) sind die Hauptgründe für Implantatversagen nach totalem Gelenkersatz und machen mehr als ca. 22% bzw. 16% aller Revisionseingriffe in Deutschland aus. Die frühzeitige Differenzialdiagnose zwischen septischen und aseptischen Fällen ist entscheidend für die weitere Behandlung. Insbesondere bei low-grade PJIs gelingt eine sichere Diagnose nicht immer, da ein Keimnachweis in der Gelenkflüssigkeit nicht immer gelingt. In dieser Studie haben wir die proteinogene Zusammensetzung der Gelenkflüssigkeit von Patienten mit septischem oder aseptischem Implantatversagen analysiert, um potenzielle neue Biomarker für die Diagnose von PJI zu identifizieren.

Methodik: Bei 21 Patienten, die sich einer Revisionsoperation einer Totalendoprothese unterzogen, wurde intraoperativ Gelenkflüssigkeit entnommen. Die Diagnose PJI wurde auf der Grundlage der Konsensdefinition 2018 für periprothetische Hüft- und Kniegelenkinfektionen gestellt. Der Proteingehalt der Gelenkflüssigkeit wurde mit einem modifizierten BCA-Assay (Thermo Fischer, Deutschland) quantifiziert und dann zur Proteombestimmung mittels Flüssigchromatographie (LC)/Massenspektrometrie (MS)/MS analysiert. Die Statistiken wurden mit dem Softwarepaket SPSS (IBM, v.29.0.1.0) erstellt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: 13 Patienten (62%) wurden der aseptischen- und 8 Patienten (38%) der PJI-Gruppe zugewiesen. Das Geschlechterverhältnis zwischen aseptischen und PIJ-Fällen betrug 4:4, während das Verhältnis zwischen Männern und Frauen in der Kontrollgruppe (aseptische Fälle) 2:11 betrug. Staphylokokken wurden in vier Fällen (50%), Streptokokken in zwei Fällen (25%), Serratia marcescens (12,5%) und Cutibacterium acnes (12,5%) in einem Fall gefunden. Der Proteingehalt war in der septischen Gruppe mit 55 ± 7 mg/ml signifikant höher (p = 0,002) als in der aseptischen mit 39 ± 10 mg/ml. Bei der Proteomanalyse der Gelenkflüssigkeit wurden 515 verschiedenen Proteinen gefunden, die auf mindestens 2 Peptiden basierten. Die durchschnittliche Anzahl der in der septischen Gruppe identifizierten Proteine war mit 298 ± 69 im Vergleich zu 316 ± 50 Proteinen statistisch nicht signifikant (p = 0,492). Bei einem statistischen Vergleich der Proteine, die in mindestens 60% der Proben innerhalb einer Gruppe vorhanden waren, wurden 37 Proteinen mit unterschiedlicher Häufigkeit (p < 0,05) gefunden. Von diesen wiesen 17 Proteine eine höhere Häufigkeit in der septischen Gruppe auf. Zu den hochregulierten Proteinen in der septischen Gruppe zählten die bekannten Markerproteine c-reaktives Protein (CRP) (7,57-fach) und die Calprotectin-Komponenten S100-A8 (4,41-fach) und S100-A9 (3,1-fach). Das Protein mit der größten Änderung war jedoch das leucinreiche Alpha-2-Glykoprotein 1 (LRG1) (9,07-fach), ein derzeit diskutierter neuer Biomarker für Entzündungskrankheiten. Die Bedeutung von LRG1 für die Diagnose von PPJ muss zukünftig in weiteren Studien geklärt werden.