Veränderungen des subchondralen Knochens durch PTH [1-34] induzieren die Entstehung einer Früharthrose in vivo
Orth P, Cucchiarini M, Wagenpfeil S, Menger M, Kohn D, Madry H
Fragestellung: Parathormon (PTH [1-34]) wird klinisch zur Osteoporosebehandlung eingesetzt und verbessert die experimentelle Frakturheilung. Die Wirkung von PTH [1-34] auf den subchondralen Knochen ist jedoch bislang nur unzureichend erforscht. Wir untersuchten die Hypothese, dass die systemische Gabe von PTH [1-34] mikroarchitektonische Veränderungen des subchondralen Knochens bewirkt, welche wiederum zu sekundärer Degeneration des Gelenkknorpels innerhalb einer intakten osteochondralen Einheit führen.
Methodik: Die Behandlungsgruppe (n = 4 Kaninchen) erhielt täglich subkutan 10 µg PTH [1-34]/kg, die Kontrollgruppe NaCl 0,9%. Zum Ausschluss einer Niereninsuffizienz unter der Therapie wurden kontinuierlich renale Retentionsparameter bestimmt. Nach 6 Wochen wurden die subchondrale Knochenlamelle und die subartikuläre Spongiosa separat mittel Mikro-Computertomographie untersucht. Degenerative Veränderungen des Gelenkknorpels konnten sowohl makroskopisch als auch histologisch mit Hilfe etablierter Bewertungssysteme und durch immunhistochemische Bestimmung von Typ I, II und X Kollagen quantifiziert werden. Die absolute und relative Breite des kalzifizierten Gelenkknorpels wurde histomorphometrisch bestimmt. Ein Effekt von PTH [1-34] auf die Expression des PTH-Rezeptors (PTH1R) und die Apoptose von Osteozyten und Chondrozyten (Caspase-3) wurde immunhistochemisch untersucht. Zur statistischen Auswertung kamen ein GEE Modell und der Pearson Korrelationskoeffizient (r) zur Anwendung (Signifikanzniveau p < 0,05).
Ergebnisse und Schlussfolgerung: PTH [1-34] steigert Volumen (BV/TV; 45,58 ± 3,69 versus 40,12 ± 3,35%; p = 0.010), Mineralsalzgehalt (BMD; 1.062,48 ± 104,16 versus 931,59 ± 60,94 mg Kalziumhydroxyapatit/cm3; p = 0.017), und Trabekelbreite (Tb.Th; 0,14 ± 0,01 versus 0,13 ± 0,01 mm; p = 0.042) innerhalb der subartikulären Spongiosa ohne Effekt auf die subchondrale Knochenlamelle. Ferner steigert PTH [1-34] die Breite des kalzifizierten Gelenkknorpels (285,23 ± 46,17 versus 163,45 ± 31,30 µm; p = 0.001). Die Behandlung bewirkt signifikant ausgeprägtere degenerative Veränderungen des hyalinen Gelenkknorpels (Gesamtpunktwert 4,28 ± 1,47 versus 1,97 ± 0,46; p = 0.040); vornehmlich eine unebene Knorpeloberfläche (1,11 ± 0,96 versus 0,25 ± 0,59; p < 0.001) und reduzierte Matrixanfärbbarkeit (2,75 ± 1,65 versus 1,68 ± 0,55; p = 0.029). Gemäß statistischer Analyse sind diese histologischen Merkmale einer Früharthrose des hyalinen Knorpels auf die gesteigerte Breite des kalzifizierten Knorpels (p = 0.026) und den erhöhten Mineralsalzgehalt der subartikulären Spongiosa (p = 0.001) zurückzuführen (r = 0,56).
Zusammenfassend führt die systemische Gabe von PTH [1-34] zu Veränderungen der subartikulären Spongiosa sowie einer Verbreiterung des kalzifizierten Knorpels und in der Folge zu degenerativen Veränderungen des hyalinen Gelenkknorpels. Dies stellt einen bislang unbekannten Mechanismus dar, durch welchen PTH-bedingte Veränderungen des subchondralen Knochens die Entstehung einer Früharthrose induzieren können.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR14-123
doi: 10.3205/14dkou493, urn:nbn:de:0183-14dkou4932
Published: October 13, 2014
© 2014 Orth et al.
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