Pathogenetische Aspekte der Arthrose und ihre therapeutischen Aspekte

Journal/Book: Zeitschrift für Rheumatologie Band 50 (1991); Suppl. 1; S. 65 - 68. 1991;

Abstract: Prof. Dr. med. H.-G. Fassbender Zentrum für Rheuma-Pathologie (WHO Centre) Mainz (Leiter: Prof. Dr. med. H.-G. Fassbender) Zusammenfassung: Die bislang akzeptierte Vorstellung daß es sich beim Gelenkknorpel lediglich um ein bradytrophes Gewebe handelt das etwa wie eine Schuhsohle einem laufenden Verschleiß unterliegt. Er muß in dem Maße mehr und mehr revidiert werden in dem die biochemische biophysikalische und ultrastrukturelle Erforschung der Matrix anwächst. Der Chondrozyt ist das einzige lebende Element des Knorpels die Kollagenfasern vom Typ II und die Proteoglykane sind seine Produkte. Inwieweit die Steuerung der Kollagenproduktion und vor allem die Steady-state-Regelung von Proteoglykansynthese und -abbau einer übergeordneten Regulation unterliegen wissen wir heute noch nicht. Wir müssen sie aber unbedingt postulieren. In der Gelenkmechanik stehen sich zwei Antagonisten gegenüber: 1. die weitgehend intellektuell regulierbare physikalische Belastung; 2. die Qualität der Knorpelmatrix. Diese stellt ein raffiniertes hydroelastisches System dar. Biochemie und Biophysik liefern eine ständig zunehmende Fülle an neuen Daten über molekularbiologische Mechanismen die 1. die Degradation von Proteoglykanen und Kollagenen bewirken 2. die Synthese der Matrixkomponenten steigern 3. der Degradation entgegenstehen und 4. die Synthese inhibieren. Außerdem ist auch mit einer Interaktion dieser Faktoren untereinander zu rechnen. Hinzu kommen ständig neue Erkenntnisse über Komponenten und Strukturen der Matrix. Bis heute kennen wir 14 verschiedene Kollagentypen die wiederum unterschiedlichen degradierenden Enzymen zugänglich sind. Der wichtigste und vor allem vom Standpunkt der Biomechanik her interessanteste Baustein ist jedoch das Proteoglykan-Molekül dessen exzessivem Wasserbindungsvermögen der hyaline Knorpel seine Hydroelastizität verdankt. Die hydroelastische Funktion des hyalinen Knorpels ist jedoch nicht nur vom quantitativen Steady-state der Matrix sondern auch wie wir mehr und mehr erkennen von der Qualität der einzelnen Bausteine abhängig. Andererseits ist dieses sich selbst regulierende System Gefahren von außen ausgesetzt. Zum einen sind es die andauernden unvermeidbaren Belastungen des täglichen Lebens zum anderen aber ist es möglich daß die Moleküle der Metalloproteinasen die vom entzündeten Synovialgewebe ausgehen das angrenzende Matrixgefüge desintegrieren und den degradierenden Einfluß verstärken. Ob sich in dem einen oder anderen Gelenk eine Arthrose entwickelt hängt davon ab inwieweit sich ein Missverhältnis zwischen physikalischer Beanspruchung und Matrixqualität entwickelt. Sowohl die biochemischen Vorgänge als auch die strukturellen Veränderungen des Gelenkknorpels verlaufen ohne klinische Symptomatik. Im Rahmen des enzymatischen Matrixabbaues und des mechanischen Abriebs geraten jedoch Stoffe in die Synovialflüssigkeit die in der Lage sind als Entzündungsmediatoren eine sekundäre Synovitis auszulösen. Diese Begleitsynovitis bei Arthrose kann nun unter dem Bild einer akuten Arthritis Schwellung und Schmerzen auslösen. Sie ist es die den Arthrotiker zum Arzt führt und ihn zum "Rheumatiker" macht. Es versteht sich von selbst daß diese Begleitsynovitis einer antiphlogistischen Behandlung bedarf. Da Kortikoide wie wir gezeigt haben den Chondrozyten schädigen sind für die antiphlogistische Therapie bei entzündlich aktivierter Arthrose nichtsteroidale Substanzen angezeigt die einerseits eine schnell wirksame analgetische darüber hinaus aber auch eine antiphlogistische Komponente haben. Wirksame therapeutische Eingriffe in die Arthroseentstehung sind noch nicht möglich. Die beste knorpelschützende Therapie besteht jedenfalls zur Zeit in einer Bekämpfung der Begleitsynovitis da dieser Entzündungsprozeß seinerseits für den noch erhaltenen Knorpel entweder durch Metalloproteinasen und Zytokine oder indirekt durch Antikörperbildung gegen Anteile der Knorpelmatrix weiterhin schädigend wirkt. Summary: The hitherto accepted idea that articular cartilage is merely bradythrophic tissue which like a shoe sole is subjected to continuous wear and tear as a whole must be revised by considering the growing biochemical biophysical and ultrastructural research of the matrix components. The chondrocyte is the single living element of the cartilage; Type-II collagenous fibres and the proteoglycans are its products. To what extent the regulation of collagen production and above all the steady-state regulation is controlled by a superordinating regulation is still not known. However we must absolutely postulate such. In the mechanics of the joint there are two antagonists which confront each other: 1. the (to a large degree) intellectually regulatable physical strain; and 2. the quality of the cartilage matrix. This represents a refined hydroelastic system. Research into the biochemistry and biophysics continously provides an increasing abundance of new data on the molecular biological mechanisms which 1. induce the degradation of proteoglycans and collagens; 2. increase the synthesis of the matrix components; 3. antagonize the degradation and 4. inhibit the synthesis. In addition an interaction of these factors can also be expected. Moreover new information on the components and structures of the matrix is continuously gathered. Up to now we know of 14 different types of collagen which on the other band are accessible to various degradative enzymes. The most important and - from the standpoint of the biomechanics - the most interesting element/building block is however the proteoglycan molecule whose excessive water-binding capacity enables the hydroelasticity of the hyaline cartilage. However the hydroelastic function of the hyaline cartilage does not only depend on the quantitative steady-state of the matrix but also as we recognize more and more it depends on the quality of the separate elements. On the other hand this self-regulating system is exposed to dangers from the outside. These involve continuous unavoidable strain from daily life and it is also possible that the molecules of metalloproteinases which originate from inflamed synovial tissue disintegrate the adjacent matrix structure and intensify their degrading influence. Whether arthrosis develops in one or the other joints depends to what extent an imbalance develops between physical demands/use and the matrix quality. The biochemical processes as well as the structural changes in the articular cartilage proceed without clinical symptoms. Within the framework of the enzymatic matrix degradation and the mechanical abrasion substances enter the synovial fluid which as inflammation mediators are capable of provoking secondary synovitis. This concomitant synovitis together with the arthrosis can induce swelling and pain in the sense of the characteristic picture of an acute arthritis. It is this condition which leads the patient to the physician and which turns the arthrotic patient into a rheumatic patient. It is obvious that this concomitant synovitis requires an antiphlogistic treatment. Since corticoids such as we have shown damage the chondrocytes non-steroidal substances are indicated for the antiphlogistic therapy of inflammatory activated arthrosis; on the one hand these substances have a rapid analgesic efficacy and furthermore have an antiphlogistic component. Effective therapeutic interventions in the development of arthrosis are not yet available. The best cartilage-protective therapy is still to combat the concomitant synovitis as this inflammatory process has its own further damaging effect on the still-intact cartilage either via metalloproteinases and cytokines or indirectly via antibody formation against a portion of the cartilage matrix. Key words: Osteoarthritis; pathogenetic aspects; cartilage; chondrocyte; synovitis; NSAID ab

Keyword(s): Arthrose; pathogenetische Aspekte; Chondroyt Knorpel Synovitis NSAR

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