Sexualhormoneinfluß auf Gelenkknorpel

Priv.-Doz. Dr. med. Dr. rer. nat. Horst Claassen$ (Projektleiter),
Dipl.-Biol. Christian Domm$, Dr. rer. nat. Bodo Kurz, cand. med. Matthias Schlüter$,
Prof. Dr. med. Dr. rer. nat. Michael Schünke$, Dipl.-Biol. Reinhard Steffen$,
Prof. Dr. Thorsten Kirsch§

$ Anatomisches Institut der Christian-Albrechts-Universität, Kiel
§ Dept. of Orthopaedics & Rehabilitation, The Milton S. Hershey Medical Center, U.S.A.

 

  1. Zusammenfassung:
  2. Osteoarthrose (OA) geht mit dem Verlust von Gelenkknorpelmatrix einher. Im Gegensatz zu Männern, die schon ab dem 20. Lebensjahr mit zunehmender Häufigkeit erkranken, tritt OA bei Frauen überwiegend in der Postmenopause auf [1-6]. Ein Zusammenhang zwischen einem Östrogenmangel im Klimakterium und dem Krankheitsbeginn wird diskutiert [7]. Widersprüchliche Daten aus Tierversuchen und Zellkulturmodellen zum Einfluß von Sexualhormonen auf den Gelenkknorpel [8-13] legen den Einsatz eines geeigneten Versuchsmodells unter optimierten Kulturbedingungen nahe. In vorliegender Untersuchung wird unter den Voraussetzungen eines von uns entwickelten Kulturmodells (Auswahl von Rind als einer gegenüber anderen Modellen geeigneteren Spezies, dreidimensionale Alginatkultur, steroidhormonfreies Serum, reduzierter Sauerstoff) der Östrogeneinfluß auf Parameter des Metabolismus von Typ II-Kollagen als dem Leitprotein hyalinen Knorpels untersucht. Dazu wird einerseits die Synthese von Typ II-Kollagen gemessen, andererseits die Aktivität von Kollagenase (MMP1) und TIMP1, dem wichtigsten Inhibitor dieses Enzyms, bestimmt.

    (Stichworte: Östrogene, Gelenkknorpelzellen, Typ II-Kollagen, MMP1, TIMP1)

  3. Ergebnisse:
  4. In Vorexperimenten ist uns der immunhistochemische Nachweis des Östrogenrezeptors a an humanen und bovinen Gelenkknorpelzellen gelungen [14]. Im ELISA wird unter Östradiolapplikation keine Veränderung der Typ II-Kollagen-Produktion gemessen. Auch auf den Einbau von Prolin, einer am Aufbau von Typ II-Kollagen beteiligten Aminosäure, hat Östradiol bei 7 Tage kultivierten bovinen Gelenkknorpelzellen keinen direkten Effekt. Kontrollexperimente, bei denen es unter Insulinapplikation zu einer signifikanten Steigerung des Prolineinbaus kam, bewiesen dennoch die Funktionsfähigkeit unseres Kultursystems. Interessanterweise wird der proteinanabole Stimulationseffekt von Insulin durch Vorinkubation mit einer physiologischen Östradioldosis von 10-11M signifikant gehemmt (Abb. 1). Die Inkubation von menschlichen Gelenkknorpelzellen mit verschiedenen Östradioldosen führt zu keiner Veränderung der MMP1- und TIMP1-Produktion. In Kontrollexperimenten wird die MMP1- und TIMP1-Produktion durch Il-1 und TGF-b angehoben. Künftige Experimente sollen zeigen, ob Östradiol die Wirkung von Wachstumsfaktoren (IGF 1, Il-1, TGF-b) moduliert.

    Einfluß einer Vorinkubination mit Östradiol

    Abb. 1: Einfluß einer Vorinkubination mit Östradiol auf den durch Insulin gesteigerten Einbau von radioaktiv markiertem Prolin bei bovinen Gelenkknorpelzellen

  5. Literatur: