Die osteochondrale Zone

Arthrose ist mit 6,9 Millionen erkrankten Menschen in Deutschland die häufigste Gelenkerkrankung. Die Pathologie der Arthrose beschreibt eine Knorpeldegeneration einhergehend mit der Sklerosierung der unterliegenden subchondralen Zone. Das Krankheitsbild ist strukturell wie auch biochemisch beschrieben worden, jedoch ohne die Ursache der Gelenkserkrankung abschließend klären zu können. Weitere Grundlagenforschung über die Biologie des gesunden Gelenkes könnte dazu führen, die ätiologischen Mechanismen, die zur Erkrankung des Gelenkes führen, besser zu Verstehen. Ziel dieser Arbeit war es, die gesunde osteochondrale Zone strukturell und zellulär zu charakterisieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden gesunde Kniegelenke von juvenilen Kälbern und adulten Rindern untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Knorpelhöhe vom Kalb zum Rind reduzierte und die subchondrale Zone sklerosierte. Im Rahmen der Sklerosierung erhöhte sich die Trabekelanzahl in der gesamten subchondralen Zone und die Trabekel im subchondralen Knochen nahmen in ihrem Durchmesser bei älteren Tieren zu. Trotz der zunehmenden Verdichtung der subchondralen Zone im Alter konnte die subchondrale Zone als durchlässig für Flüssigkeiten beschrieben werden. Die Durchlässigkeit nahm jedoch vom juvenilen zum adulten Tier ab. Diese Abnahme könnte mit einer Reduktion der knochenresorbierenden Osteoklasten im kalzifizierten Knorpel einhergehen, welche histologisch erfasst wurde. Die elementare Analyse (EDX) der osteochondralen Zone stellte Unterschiede in den Kalzium- und Phosphoranteilen der einzelnen Gewebe heraus. Dies führte zu der Annahme, dass eine Substrat-Zell-Interaktion in einer verminderte Anzahl an resorbierenden Osteoklasten resultieren könnte. Um dies in vitro zu untersuchen, wurden Substratmodelle entwickelt, die den Kalzium- und Phosphoranteilen der Gewebe der osteochondralen Zone entsprachen. Mittels eines Zellkultursystems humaner Osteoklasten wurde in vitro gezeigt, dass Substrate mit einem geringen Kalzium- und Phosphoranteil, vergleichbar mit denen des Knorpels, die Resorption hemmen. Somit könnte ein potentieller Schlüsselfaktor gefunden worden sein, der zur Steuerung der osteoklastären Resorption beiträgt. Die in dieser Arbeit durchgeführten strukturellen und zellulären Untersuchungen liefern neue Erkenntnisse in die Biologie des gesunden Gelenkes.