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Verstanden
Beratung

Die geringe Regenerationsfähigkeit von gesundem und verändertem Knorpel

Die mangelhafte Heilungsfähigkeit des Knorpels ist eine Herausforderung für die regenerative Medizin. Der Gelenkknorpel besteht aus einem avaskulären Gewebe mit einer Matrix, die überwiegend Kollagen Typ II und Proteoglykane, Nicht-Kollagene und Chondrocyten enthält. Kollagen trägt mit seiner Zug- und Druckfestigkeit dazu bei, den von den hydrophilen Proteoglykanen erzeugten Quelldruck in der Knorpelmatrix abzufangen. Die in den Knorpel eingelagerten Chondrozyten teilen sich normalerweise nicht. Man nimmt an, dass sie die extrazellulären Matrix Proteine zum Erhalt des Knorpels in einem langsamen Stoffwechsel-Turn-Over ersetzen. Wie schnell dies wirklich geschieht, ist bisher unklar geblieben.

Jetzt haben dänische Untersucher mit einer neuen Methode die lebenslange Austauschrate an vom Tiabia-Plateau entnommenen Knorpelproben bei 23 Probanden, die zwischen 1935 und 1997 geboren waren, untersucht. Sie haben für ihre Untersuchungen die Kohlenstoff-(14C) „bomb pulse method“ verwendet, um die lebenslange Erneuerung des Knorpels zu messen.

An 23 Probanden, die zwischen 1935 und 1997 geboren waren (15 Personen mit einem ge-sunden Knorpel und 8 Personen mit einer Osteoarthritis), wurde die Regenerationsrate des Knorpels bestimmt. Mit der Messung des 14C-Gehaltes konnte kein wesentlicher Ersatz des Knorpels nach der Skelettreifung mehr nachgewiesen werden. Regionale Unterschiede im 14C-Gehalt auf der Gelenkfläche wiesen darauf hin, dass der im Gelenk zentral lokalisierte Knorpel einige Jahre vor dem peripheren Knorpel gebildet wird.

Die Autoren schließen aus ihren Ergebnissen, dass die menschliche Knorpelmatrix nach Abschluss der Knochenreifung eine weitestgehend permanente Struktur ist und im Leben Erwachsener nur gering ersetzt wird. Auch Erkrankungen, wie zum Beispiel eine Osteoarthritis, führen zu keinem erkennbaren Anstieg des Knorpelstoffwechsels.

Kommentar

Die Entwicklung der Kollagenmatrix scheint, mit dem Jugendalter abgeschlossen zu sein. Der frühe Ernährungsstatus könnte für die mechanische Belastung eine große Rolle bei der späteren Knorpelqualität spielen. Die Proteoglykan-Fraktion weist im Vergleich zur Kollagen-Fraktion einen dynamischen Stoffwechsel auf. Da die Kollagen-Matrix weitestgehend stoffwechselinert ist und der Proteoglykan-Stoffwechsel dynamisch, dürfte die Regulation der mechanischen Eigenschaften des Knorpels überwiegend über Proteoglykane reguliert werden. Auf Grund der geringen Heilungsfähigkeit des Knorpels wird intensiv nach therapeutisch erfolgversprechenden Wegen gesucht, Knorpelschäden zu verhindern und geschädigten Knorpel wiederherzustellen. Man darf gespannt sein, ob sich der eine oder andere Ansatz in der Prävention und der Therapie als erfolgversprechend erweist. Tragfähige und allgemein in der Praxis anwendbare Lösungen stehen noch aus.

Text: Dr. med. Jürgen Hower, Facharzt für Kinder- und Jugendmedizin
Quelle: Heinemeier, KM et al. Radiocarbon dating reveals minimal collagen turnover in both healthy and osteoarthritic human cartilage. Sci Transl Med 2016 Jul; 8(346): 346ra90

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