Einflüsse der proinflammatorischen Zytokine Tumor-Nekrose-Faktor-Alpha und Interleukin-1 auf Meniskusgewebe vom Rind

Voigt, Henning

Degenerative und entzündliche Gelenkerkrankungen wie Osteoarthrose und Rheumtoide Arthritis spielen in der Gesellschaft gerade auch vor dem Hintergrund der demografischen Entwicklung eine immer größere Rolle. Das Knie mit den für seine biomechanische Funktionalität wichtigen Menisken ist ein häufig von diesen Erkrankungen betroffenes Gelenk. Dabei ist bekannt, dass proinflammatorische Zytokine wie IL-1 und TNF-α wichtige Mediatoren im Rahmen der pathophysiologischen Prozesse sind. In der vorliegenden Arbeit konnte in einem In-vitro-Modell mit dreitägiger Inkubationszeit gezeigt werden, dass IL-1 und TNF-α zu einem verstärkten Metabolismus von Proteoglykanen am Meniskusgewebe von Rindern führen. Sie führten dosis- und zeitabhängig zu einer gesteigerten Freisetzung von Glykosaminoglykanen aus dem Gewebe. Des Weiteren konnte unter Einfluss der Zytokine eine vermehrte Spaltung von Aggrekan (NITEGE-Spaltfragmente) und eine gesteigerte Expression kataboler Enzyme (ADAMTS-4 sowie MMP-1, -2, -3 und -13) beobachtet werden. Durch Versuche mit Enzyminhibitoren (TIMPs) konnte gezeigt werden, dass Aggrekanasen (insbesondere ADAMTS-4) im Rahmen des Versuchszeitrahmens eine wichtige Rolle beim Proteoglykanabbau spielen. Durch zymografische Analysen konnte zudem Anhalt dafür gefunden werden, dass die in den Expressionsanalysen am stärksten heraufregulierte Matrixmetalloproteinase MMP-3 zunächst in erster Linie in ihrer biologisch inaktiven Pro-Form vorliegt und daher zu diesem Zeitpunkt der entzündlichen Prozesse am Meniskusgewebe eine untergeordnete Rolle spielen könnte. Neben dem gesteigerten Proteoglykanmetabolismus konnte unter Einfluss von TNF-α und IL-1 ebenfalls eine regelhaft gesteigerte Freisetzung von Stickoxid (NO) erfasst werden. Durch Versuche mit einem NO-Synthase-Inhibitor (L-NMMA) konnte für den vorliegenden Versuchszeitrahmen von drei Tagen keine unmittelbare Abhängigkeit des Proteoglykanmetabolismus von der NO-Freisetzung detektiert werden. Sowohl die zytokininduziert gesteigerte GAG-Freisetung als auch die gesteigerte Spaltung von Aggrekan blieb unter gehemmter NO-Produktion erhöht. Durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnte zusammenfassend also bestätigt werden, dass TNF-α und IL-1 vergleichbar zu Forschungsergebnissen an Gelenkknorpelgewebe in wesentlichem Maße an der Induktion des Proteoglykanmetabolismus an Meniskusgewebe von Rindern beteiligt sind. Dabei scheint der gesteigerte Abbau von Proteoglykanen in der simulierten frühen entzündlichen Phase in erster Linie durch Aggrekanasen (ADAMTS-4) bewerkstelligt zu werden und von der ebenfalls gesteigerten NO-Freisetzung unabhängig zu sein. TNF-α und IL-1 im Allgemeinen bzw. Aggrekanasen (ADAMTS-4) im Speziellen könnten also zukünftig weiterhin bzw. zusätzlich wichtige Angriffspunkte für die Intervention bei Erkrankungen wie Osteoarthrose und Rheumatoider Arthritis darstellen. Weitere Untersuchungen an menschlichem Meniskusgewebe sollten folgen, um die pathophysiologischen Zusammenhänge von OA und RA noch detaillierter zu entschlüsseln und um so noch spezifischere Präventions- und Behandlungskonzepte entwickeln zu können.

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Voigt, Henning: Einflüsse der proinflammatorischen Zytokine Tumor-Nekrose-Faktor-Alpha und Interleukin-1 auf Meniskusgewebe vom Rind. 2010.

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