Polychrome Sequenzmarkierung des subchondralen Knochengewebes in frühen und fortgeschrittenen Stadien der Gonarthrose von männlichen STR/IN-Mäusen

Zusammenfassung

Mit Hilfe der polychromen Sequenzmarkierung werden Umbauvorgänge im subchondralen Knochen bei der Gonarthrose von arthrosedisponierten STR/IN-Mäusen untersucht. Die Anwendung verschiedenfarbiger Fluorochrome erlaubt es, intravital im mineralisierten Knochen Zeitmarken zu setzen und hiermit die Dynamik der Knochenumbauvorgänge zu erfassen. Alle untersuchten arthrotischen Kniegelenke männlicher STR/IN-Mäuse zeigen im Vergleich zu Kontrolltieren einen vermehrten Knochenanbau, wobei die verstärkte Proliferation stets unterhalb der Knorpelläsion lokalisiert ist. Hierbei sind die Knochenanbauraten mit Maximalwerten von 250 μm pro 10 Wochen deutlich gegenüber 50 μm bei Kontrolltieren erhöht. Die exzentrische Ausrichtung des Knochenanbaus bei der Arthrose weicht vom konzentrischen Anbau in unveränderten Gelenken ab. Unsere Ergebnisse über degenerative Veränderungen am Knorpel und am subchondralen Knochen sprechen dafür, daß die Sklerosierung des subchondralen Knochens Folge der Knorpeldestruktion ist. Es handelt sich um ein lokales Geschehen, da in unmittelbarer Nachbarschaft der sklerosierten Areale unterhalb intakter Gelenkknorpelregionen normales Knochenwachstum zu verzeichnen ist.

Abstract

Polychrome sequential labeling is used to study the dynamic of subchondral bone sclerozation during developing osteoarthrotic cartilage lesions in knee joints of male STR/IN-mice. The applied technique gives detailed information about site and time of new bone formation in the subchondral tissue using four different colored vital markers. Whereas control animals show regular bone deposition with a circumferential, concentrical arrangement of flourochromes along the various trabeculae, STR/IN-mice with osteoarthrotic cartilage lesions displayed flourescence bands arranged excentrically around the marrow cavities always pointing towards the cartilage lesions. The results also demonstrate, that the linear separation between the first label and the anatomic surface of the bone marrow cavity varies considerably in the individual experimental groups. Compared to control knee joints, which show appositional bone growth rates of 25 to 50 μm per 70 days, osteoarthrotic mice reveal increased bone growth rates during developing osteoarthrosis. In early osteoarthrotic cartilage lesions distances between the individual bands are distinctly larger in comparison to distances in advanced lesions. In both cases the rate of appositional bone growth exceeds bone fromation in control animals 3 to 4 times.