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Fragestellung: Der englische Begriff „osteoarthritis“ impliziert, dass im Verlauf der Osteoarthrose (OA) entzündliche Prozesse beteiligt sind, bei denen Makrophagen eine wesentliche Rolle spielen. Monozyten differenzieren je nach Mikroumgebung zu pro-inflammatorischen M1 oder anti-inflammatorischen M2 Makrophagen. Das Verhältnis der beiden Subtypen ist relevant für die Progression der OA, regulatorische Faktoren sind allerdings noch weitgehend unbekannt. Hier sollen Effekte der in der Synovialflüssigkeit erhöht vorliegenden Substanzen Noradrenalin (NE) und Interleukin-1β (IL-1β) auf die Polarisierung und Aktivierung von Makrophagen untersucht werden.

Methodik: Die humane monozytäre THP1 Zelllinie wurde bei 37 °C und unter Physioxie bei 2% O₂ kultiviert. Die Expression adrenerger Rezeptoren (AR) und des IL-1β Rezeptors wurden mittels PCR untersucht. Durch Zugabe spezifischer Kulturmedien wurden die Zellen bis Tag 7 polarisiert. Danach wurden M1 Makrophagen mit IFN-γ und LPS, M2 Makrophagen mit IL-4 und IL-13 bis Tag 10 aktiviert. Die Stimulierung mit NE (10^-8 und 10^-6 M) und/oder IL-1β (0,5 ng/ml) erfolgte an den Tagen 0, 4 und 7. Anschließend wurde die Expression von IL-8, TNFα, IL-1β und CD80 als M1 Marker, sowie CD206, IL-10, Arginase 1 und CD163 als M2 Marker mittels quantitativer PCR analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: THP1 Zellen exprimierten den α1A-, α2A-, α2B-, α2C-, β1-, β2AR sowie den IL-1β Rezeptor. Die M1 Aktivierung führte zu einem starken Anstieg der Genexpression aller M1 Marker im Vergleich zu nicht induzierten THP1 Zellen. Die M2 Aktivierung bewirkte einen starken Anstieg aller M2 Marker. Bereits während der M1 Polarisierung bewirkte NE (10^-8 M) den Anstieg von IL-8, TNFα, IL-1β und CD80. In aktivierten M1 Makrophagen hatten die Einzelbehandlungen keine Effekte, jedoch führte die Kombination von NE (10^-8 und 10^-6 M) und IL-1β zu einer noch stärkeren Expression von CD80, IL-1β und TNFα. Während der M2 Polarisierung führten alle Behandlungen zu einer reduzierten IL-10 Expression. NE (10^-8 M) in Kombination mit IL-1β induzierte außerdem CD80, IL-8, IL-1β und TNFα in M2 polarisierten Makrophagen. In aktivierten M2 Makrophagen bewirkte sowohl die Einzelbehandlung mit NE (10^-6 M) als auch die Kombinationsbehandlung mit IL-1β eine erhöhte Expression von TNF α und einer reduzierten Expression von IL-10. Die Expression von IL-8 und IL-1β stieg nur nach kombinierter Behandlung mit NE (10^-6 M) und IL-1β an.

Unter inflammatorischen Bedingungen verschiebt NE die Polarisierung und Aktivierung von Makrophagen in die pro-inflammatorische M1 Richtung. Dies könnte die Progression der OA schneller vorantreiben. Die NE-abhängige Regulation des M1/M2 Gleichgewichts stellt einen wichtigen Ansatzpunkt für die Entwicklung von neuartigen Möglichkeiten der OA Therapie dar.