¹Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie und Orthopädie, Fachbereich Orthopädie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Deutschland
²Institut für Osteologie und Biomechanik, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Belastungs-induzierte mikrostrukturelle Veränderungen im subchondralen Knochen spielen eine wichtige Rolle in der Pathogenese der Gonarthrose. Neben mechanischen Faktoren führen auch Entzündungsprozesse, wie beispielsweise bei rheumatoider Arthritis, zu Knorpelschädigungen im Sinne einer sekundären Gonarthrose. Dennoch ist bisher unklar, welchen Einfluss die beinachsenabhängige Lastverteilung auf die Arthrose-spezifischen Veränderungen der Mikrostruktur des subchondralen Knochens und der Knorpelintegrität bei Gonarthrose darstellt sowie in welchem Ausmaß diese Veränderungen durch Entzündungsprozesse abgeschwächt werden.

Material und Methoden: Im Rahmen von routinemäßigen Knie-Totalendoprothesen-Operationen wurden die distalen Femurkondylen von n = 25 primären (OA) und n = 18 rheumatischen (RA) Gonarthrosen entnommen. Bei allen Patienten wurde präoperativ die systemische Knochendichte mittels Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DXA) an Hüfte und Lendenwirbelsäule gemessen sowie die Beinachse an standardisierten Röntgen-Ganzbeinstandaufnahmen quantifiziert. Die entnommenen Proben wurden mittels Micro-CT, unentkalkter Histologie und Histomorphometrie sowie Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Darüber hinaus wurde die Entzündungsaktivität in der Synovialis mittels Synovialitis-Score sowie die Ausprägung von Cytokinen (z.B. IL-1β, IL-6, TNF-α) und anderen Biomarkern (z.B. Osteocalcin, FGF-23, Sclerostin) in der Synovia bestimmt.

Ergebnisse: Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen OA vs. RA hinsichtlich Alter (73,3±8,9 vs. 69,3±13,2 Jahre, p=0,498) und BMI (29,6±5,6 vs. 28,3±6,8 kg/m2, p=0,495). Die Gruppen wiesen ebenfalls keine Differenzen bezüglich der Verteilung des radiologischen Kellgren-Lawrence-Scores (3,6±0,5 vs. 3,6±0,6, p=0,776), des histologischen OARSI-Scores (4,0±1,7 vs. 3,9±1,6, p=0,995) und der Beinachse, quantifiziert mittels anatomischem femorotibialen Winkel (aFTA, 6,4±9,2 vs. 10,6±7,9 °, p=0,182), auf. Die Gruppen unterschieden sich signifikant in der Geschlechterverteilung (60% Frauen vs. 89%, p=0.046) und dem Vorliegen einer Osteoporose (12% vs. 56%, p=0.006). In der OA-Gruppe zeigte sich in der linearen Regressionsanalyse zwischen dem aFTA und der subchondralen Mikroarchitektur (relatives trabekuläres Knochenvolumen, BV/TV) im medialen (R2= 0,447, p<0,001) sowie lateralen (R2=0,333, p=0,006) Femurkompartiment eine ausgeprägte Assoziation. Dieser Zusammenhang konnte in der RA-Gruppe nur deutlich abgeschwächt für das mediale (R2=0,239, p=0,039) und überhaupt nicht für das laterale (R2=0,009, p=0,734) Femurkompartiment nachgewiesen werden. Diese Muster wurden von der Beobachtung begleitet, dass ebenfalls Assoziationen zwischen der Beinachse und der Knorpelintegrität (OARSI-Score, Knorpeldicke) in der OA-Gruppe vorhanden waren und nur abgeschwächt in der RA-Gruppe.

Diskussion und Schlussfolgerung: Es konnte gezeigt werden, dass osteochondrale Parameter bei Gonarthrose maßgeblich mit der Beinachse in Zusammenhang stehen. Diese Assoziation scheint durch Entzündungsaktivität im Rahmen der rheumatoiden Arthritis nahezu vollständig aufgehoben zu sein, wobei entsprechende mechanistische Aspekte nun durch spezifische Messung synovialer Marker weiter untersucht werden.