Text

Zielsetzung und Fragestellung: Die Gonarthrose geht mit pathologischen Veränderungen der Synovialflüssigkeit (SF) und des Gelenkknorpels (GK) einher [1]. Bisher ist wenig darüber bekannt, welchen Einfluss diese Veränderungen auf die Tribologie des Gelenks haben. Ziel der Studie war die Untersuchung patientenspezifischer Zusammenhänge zwischen der Reibung von arthrotischem GK, der molekularen Zusammensetzung und der Viskosität der SF.

Material und Methoden: Von 12 Patient:innen die eine Knietotalendoprothese erhielten, wurde jeweils das Tibiaplateau und die patientenspezifische SF gewonnen (IRB 228/20). Aus jedem Tibiaplateau wurde eine Probe (Ø 6 mm) mit makroskopisch geringen Knorpelschäden (mild degeneriert) und eine Probe mit fortgeschrittener Degeneration (stark degeneriert) entnommen. Ihre Reibungseigenschaften wurden gegen Glas unter simulierten Belastungen des Gangzyklus untersucht. In jedem Versuch wurde ein Volumen von 0,1 ml der patienten-spezifischen SF als Schmiermittel verwendet. Reibungskoeffizienten wurden für den gesamten Gangzyklus (µGesamt), die Stand- (µStand) und Schwungphase (µSchwung) jeweils zu Beginn (µ0) und am Ende (µende) des Versuches berechnet. Die makroskopische Einteilung in mild oder stark degenerierte Proben wurde mikroskopisch anhand der histopathologischen MANKIN-Klassifikation verifiziert. Mittels biochemischer Analysen wurde der Gesamtproteingehalt (TP in mg/ml), sowie die Konzentration von Hyaluronsäure (HA in mg/ml), Proteoglykan-4 (PG4 in mg/ml) und von Phospholipiden (PL mmol/ml) in der SF quantifiziert. Die Viskosität der SF wurde über Scherraten von 10-2 – 103 s-1 bei 25 °C und 37 °C ermittelt. Zusammenhänge zwischen den Reibungskoeffizienten, der Zusammensetzung und der Viskosität der SF wurden anhand des Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman (ρ) analysiert (p < 0,05 statistisch signifikant)

Ergebnisse: Für die mild degenerierten Knorpelproben wurden signifikante, negative Korrelationen zwischen PG4 und µendeStand bzw. µendeSchwung ermittelt (Abbildung 1 [Abb. 1]). Die stark degenerierten Knorpelproben zeigten negative Korrelationen zwischen der Viskosität und den Reibungskoeffizienten, die für µendeSchwung signifikant waren.

Diskussion und Schlussfolgerung: Die Reibung der mild degenerierten Proben korrelierte vor allem mit der Zusammensetzung der SF, während die Reibung der stark degenerierten Proben insbesondere von ihrer Viskosität abhing. Aus tribologischer Sicht ist daher bei der Behandlung der symptomatischen Arthrose mittels Viskosupplementation eine detaillierte Beurteilung der Knorpelschäden sinnvoll. Der signifikante Einfluss von PG4 auf die Reibung unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Forschung bezüglich seiner Eignung als potenzieller Bestandteil der Viskosupplementation [2].

References