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Zielsetzung und Fragestellung: Die Osteoarthrose (OA) ist eine degenerative Gelenkerkrankung, die durch einen progressiven Abbau des Knorpels und vor allem der extrazellulären Matrix gekennzeichnet ist. Das Proteoglykan Aggrekan sorgt über seine Wasserbindung für die charakteristische Viskoelastizität und damit mechanische Stabilität des Knorpels. Im Verlauf der OA findet ein enzymvermittelter Abbau durch die Proteasen ADAMTS-5 bzw. MMP-13 statt. Es entstehen spezifische Spaltprodukte mit den Neoepitopen NITEGE bzw. DIPEN, die als Biomarker katabole Prozesse im Knorpel anzeigen. Die bisher nicht bekannte altersabhängige Dynamik des Aggrekanabbaus im artikulären Knorpel wurde hier durch den Nachweis der Epitope und beteiligten Enzyme in Mäusen bis zu einem Alter von 2 Jahren systematisch untersucht.

Material und Methoden: Analysiert wurden die linken Kniegelenke von alternden Wildtyp C57BL/6 Mäusen (3, 6, 12, 18, und 24 Monate (M) alt, jeweils 5 weibliche und 5 männliche Tiere pro Zeitpunkt). Es wurden 8 µm dicke Frontalschnitte von paraffineingebettetem Gewebe angefertigt. Immunhistochemische Färbungen erfolgten mit spezifischen Antikörpern gegen Aggrekan, die Neoepitope NITEGE und DIPEN sowie gegen die Proteasen ADAMTS-5 und MMP-13. Positiv gefärbte Zellen wurden im medialen und lateralen femoralen sowie tibialen Knorpel und in den Menisken quantifiziert und ins Verhältnis zur Gesamtzellzahl gesetzt. Die Bildanalyse erfolgte mit den Programmen Tyche und ImageJ, die statistische Auswertung mittels One-Way bzw. Two-Way ANOVA.

Ergebnisse: Alle hier untersuchten Antigene waren zu jedem Zeitpunkt detektierbar. Die Intensität der Aggrekanfärbung in der extrazellulären Matrix nimmt mit zunehmendem Alter ab. Sowohl die Neoepitope als auch die Proteasen waren vor allem intrazellulär nachweisbar. Die Quantifizierung der ADAMTS-5 positiven Zellen ergab eine signifikante Abnahme mit zunehmendem Alter, insbesondere im Vergleich zum ersten Zeitpunkt (p<0,0001; 3M: 32,5% ± 0,04; 24M: 16,0% ± 0,05). Interessanterweise zeigte sich parallel eine signifikante Abnahme der NITEGE-positiven Zellen, vor allem im lateralen tibialen Knorpel bis zum Alter von 18 M (p<0,01; 3M: 19,5% ± 0,09; 18M: 9,2% ± 0,04), gefolgt von einem nicht signifikanten Anstieg bis zum Alter von 24 M (13,3% ± 0,06). Die Gesamtzellzahl pro Fläche veränderte sich im Altersverlauf nicht. Die Anzahl DIPEN-positiver Zellen nahm bis zum Alter von 12 M signifikant ab (p<0,0001; 3M: 36,1% ± 0,18; 12M: 11,7% ± 0,06) und stieg anschließend bis zum Alter von 24 M signifikant an (p<0,001; 24 M: 33,0% ± 0,09).

Diskussion und Schlussfolgerung: Die vorliegenden Daten charakterisieren den altersbedingten Abbau von Aggrekan im murinen Knieknorpel, könnten aber auch auf katabole Prozesse bei degenerativen Pathologien im Menschen übertragbar sein. Für eine aussagekräftige und vor allem frühe Diagnosestellung kann die Bestimmung der Serumkonzentrationen kataboler Biomarker relevant sein. Allerdings sollten dabei unbedingt mögliche altersabhängige Phasen von Knorpelmatrixveränderungen berücksichtigt werden.