Zusammenfassung
Studienziel: Die Arthrose ist gekennzeichnet durch eine zunehmende Zerstörung des Gelenkknorpels
mit einem Überwiegen des katabolen Stoffwechsels. Die Prävalenz der Arthrose in einzelnen
Gelenken ist jedoch sehr unterschiedlich, erzielt für das Hüft- und Kniegelenk jedoch
sehr ähnliche Werte. Ob sich dieses Bild auch auf Zell- und molekularer Ebene bestätigen
ließ, war Ziel unserer Untersuchungen. Hierzu wurde die vergleichende Analyse von
Chondrozyten makroskopisch intakter Areale aus arthrotisch veränderten Knie- und Hüftgelenken
hinsichtlich ihrer Expression von entzündungs-assoziierten Genen, wie IL-1β, IL-1β-Rezeptorantagonist,
iNOS und Komponenten der Knorpelmatrix (Kollagen I, II, und VI) sowie Vimentin durchgeführt.
Methode: Verschiedene Zytokine und Proteine konnten durch immunhistochemische Untersuchungen
sowie quantitative RT-PCR-Analysen in den Knorpelzellen aus OP-Präparaten arthrotisch
veränderter Knie- und Hüftgelenke nachgewiesen werden. Ergebnisse: Knorpelzellen aus Knie- und Hüftgelenken mit arthrotischen Veränderungen exprimieren
die Kollagene I, II und VI, IL-1β, IL-1β-RA, iNOS und Vimentin mit Erhöhung der Expression
von Kollagen I gegenüber II bei zunehmender Kulturdauer. Ein signifikanter Expressionsunterschied
zwischen Chondrozyten aus arthrotisch veränderten Hüft- und Kniegelenken wurde ex
vivo oder in Primärkultur nicht gefunden. Die IL-1β-Expression ist in beiden Gelenken
massiv erhöht. Im Vergleich stieg sie signifikant in Chondrozyten aus dem Hüftgelenk
gegenüber Zellen aus dem Kniegelenk nur in der ersten Passage an. Schlussfolgerung: Es besteht eine große Ähnlichkeit zwischen arthrotisch verändertem Knorpel aus Hüft-
und Kniegelenk. Die geringen Unterschiede in der Expression der Kollagene und Entzündungsmediatoren
zeigen eine physiologische Ähnlichkeit dieser Chondrozyten, die mit einer erhöhten
Anfälligkeit, eine Arthrose zu entwickeln, assoziiert sein könnte. Weitere vergleichende
Studien mit Zellen des Sprunggelenkes sollen diese Hypothese überprüfen.
Abstract
Aim: Osteoarthritis (OA) is characterized by an irreversible destruction of articular
cartilage. This is associated with a multiplicity of factors, causing an increased
catabolic metabolism in cartilage. However, the prevalence of the OA is very variable
in different joints. Therefore, we conducted a comparative analysis of chondrocytes derived from knee and hip joints
with respect to their expression of inflammatory factors, such as IL-1β, IL-1β-receptorantagonist,
iNOS, components of cartilage matrix (collagen I, II, and VI) as well as vimentin.
Methods: Different cytokines and proteins were detected by immune-histochemical staining of
cartilage samples ex vivo. Further, chondrocytes were isolated from OA knee and hip
joints, expanded in vitro and gene expression patterns were investigated by quantitative
RT-PCR. Results: Chondrocytes from knee and hip joints of OA patients express collagenes I, II and
VI, IL-1β and IL-1β-RA, iNOS as well as Vimentin. A significant difference in gene
expression patterns was not found in chondrocytes from the hip joints versus the knee
joint ex vivo or in primary culture cells in vitro. However, in vitro the expression
of type I collagen exceeded the expression of type II collagen. The IL-1β-expression
was high ex vivo, remained low during primary culture but was significantly elevated
after primary culture in hip chondrocytes. Conclusion: Osteoarthritic gene expression patterns in cells derived from hip or knee joints
ex vivo and in primary culture were not significantly different. We conclude that
the rather frequent occurrence of OA in these joints in comparison to the ankle joint
may be associated with a close physiological relation of cells in these joints. However,
future studies which will include ankle cartilage must be investigated in further
detail.
Schlüsselwörter
Arthrose - Gelenkknorpel - Kniegelenk - Hüftgelenk - IL-1β - Kollagen
Key words
osteoarthritis - articular cartilage - hip - knee - IL-1β - collagen
Literatur
Maik.Hoberg@med.uni-tuebingen.de
