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Fragestellung: Die Arthrose führt zu strukturellen, zellulären und funktionellen Veränderungen des hyalinen Knorpelgewebes. Die Chondrozyten innerhalb und außerhalb einer Arthrose-Läsion unterscheiden sich in ihrer Genexpression, in ihrem Proliferationsverhalten und als Resultat in ihrer lokalen Verteilung. Zu welchem Anteil der programmierte Zelltod (Apoptose) an diesen Prozessen beteiligt ist, ist bisher nicht bekannt. Wir untersuchten die Apoptose-Rate im hyalinen Knorpelgewebe humaner Kniegelenke. Wir stellten die Frage, ob eine erhöhte Arthrose-Rate nur innerhalb einer Arthrose-Läsion oder auch im makroskopisch intakten Gewebe außerhalb einer Arthrose-Läsion auftritt.

Methodik: Das hyaline Knorpelgewebe der Kondylen von Knie-Endoprothesen-Patienten (n=8) wurde untersucht, indem je 10 Gefrierschnitte (5x5mm Fläche, 20um Dicke) pro Patient angefertigt wurden. Diese Schnitte wurden mit einem in situ Apoptose Detektions-Kit (TACS XL, Trevigen) ausgewertet, durch welches markierte Nukleotide an DNA-Fragmente angelagert werden. Um zu entscheiden, ob das vorliegende Gewebe aus der Läsion oder aus dem umgebenden Knorpelgewebe stammt, wurde die lokale Zell-Verteilung analysiert. In der Läsion herrschen Zell-Cluster und eine diffuse, ordnungslose Verteilung in der Aufsicht auf die Gelenkoberfläche vor. Der intakte, umgebende Knorpel weist eine typische Verteilung in Form von Strings und Double Strings auf. Die Quantifizierung der Apoptose konnte somit erstmalig spezifisch den einzelnen Zell-Verteilungs-Typen zugeordnet werden.

Ergebnisse: In allen untersuchten Schnitten waren 45% der Chondrozyten als Strings und 10% als Double Strings angeordnet. Damit zeigten insgesamt 55% eine Verteilung typisch für das intakte Knorpelgewebe in der Umgebung einer Arthrose-Läsion. Die restlichen 45% der Chondrozyten waren in Clustern angeordnet, typisch für die Arthrose-Läsion selbst. Die Apoptose-Raten der String- (34,8%) und Double String-Organisation (43,0%) waren signifikant geringer als die Apoptose-Rate in der Cluster-Organisation (88,7%).

Schlussfolgerung: Im humanen Knorpelgewebe des Kniegelenkes sind apoptotische Prozesse innerhalb der Arthrose-Läsion ausgeprägter als in der Läsionsumgebung. Die Apoptose könnte somit Bestandteil von Re-Organisationsprozessen sein, die zu einer Veränderung der Zellorganisation führen und die Degeneration des Knorpelgewebes vorantreiben. Ein besseres Verständnis dieser Re-Organisationsprozesse ermöglicht innovative diagnostische und therapeutische Ansätze.