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Zielsetzung und Fragestellung: Die Degeneration des Meniskus stellt einen kritischen Faktor in der Progression der Kniegelenksarthrose dar und geht mit Veränderungen seiner mechanischen und tribologischen Funktion einher. Die Auswirkungen struktureller Veränderungen auf die Druck- und Reibungseigenschaften des Meniskus sind umfangreich beschrieben [1], [2]. Diese wurden jedoch meist isoliert untersucht, sodass ein möglicher gekoppelter, sich gegenseitig verstärkender Funktionsverlust bislang unzureichend berücksichtigt wurde. Daher war das Ziel dieser Studie die tribologischen mit den Struktur- und biomechanischen Eigenschaften zu korrelieren.

Material und Methoden: 16 unterschiedlich stark degenerierte Menisken wurden von endoprothetisch versorgten PatientInnen gewonnen (IRB 101/24). Die elastischen und viskösen biomechanischen Eigenschaften (IM in MPa; K in N/mm; E600sC in MPa, k in 10-15m4N-1s-1, HA in MPa) wurde mittels etablierten Indentations- und Kompressionsversuchen ermittelt. Die tribologischen Eigenschaften wurden unter simulierten Gangbedingungen für den gesamten Gangzyklus, sowie aufgeteilt in Stand- und Schwungphase ermittelt (µGesamt, µStand, µSchwung). Der Degenerationsgrad nach Pauli wurde als makroskopischer Strukturparameter erhoben. Quantitativ histologisch-mikroskopisch wurde neben dem Glykosaminoglykangehalt (prozentualer Anteil der Alcian-Blau-positiv gefärbten Fläche) der Kollagengehalt (prozentualer Anteil der Pikro-Siriusrot-positiv gefärbten Fläche) bestimmt. Zusammenhänge zwischen den Reibungseigenschaften, den biomechanischen Eigenschaften sowie den Strukturparametern wurden anhand des Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman (ρ) analysiert (p<0,05 statistisch signifikant).

Ergebnisse: Ein höherer makroskopischer Degenerationsgrad ging sowohl mit erhöhten Reibungskoeffizienten (ρ = 0,27-0,32) als auch einer verminderten Elastizität (ρ = 0,25-0,29, p <0,05) einher (Abbildung 1 [Abb. 1]). Erhöhte Reibungskoeffizienten waren signifikant mit verringerten elastischen (IM: ρ = -0,30 – -0,41) und viskösen Eigenschaften (K: ρ = -0,27– -0,38) assoziiert.

Diskussion und Schlussfolgerung: Degenerative Veränderungen des Meniskus manifestieren sich in einer gekoppelten tribologisch-funktionellen Beeinträchtigung. Dies ist deshalb von besonderer Relevanz, da diese Veränderungen zu einer größeren Scherbelastungen im Meniskusgewebe führen und so entzündliche und katabole Prozesse im Gewebe initiieren [3]. Das hier erstmals gezeigte Zusammenspiel aus veränderten tribologischen und biomechanischen Eigenschaften könnte somit eine sich gegenseitig verstärkende, degenerationsfördernde Rückkopplungsschleife darstellen. Die in der vorliegenden Arbeit dargestellten Korrelationen weisen darauf hin, dass beim Einsatz regenerativer Meniskustherapien, wie beispielsweise PRP- oder Hyaluronsäureinjektionen, auch die veränderten tribologischen Eigenschaften mitberücksichtigt werden sollten.

Literatur