Bildbasierte Analyse der Ultrastruktur des humanen Kniegelenk-Knorpels mittels Synchrotron-Radiation-μCT

Abstract

Die manifeste Osteoarthrose stellt ein verbreitetes Krankheitsbild mit hohem subjektiven Leidensdruck sowie einer hohen sozioökonomischen Last dar. Trotzdem sind die zahlreichen Einflussfaktoren auf die Entstehung und Progredienz der OA bislang nur unzureichend geklärt. Als eine Konsequenz der Unwissenheit über die genaue Pathogenese dieser degenerativen Knorpelerkrankung kann die Medizin noch keine adäquaten therapeutischen und prophylaktischen Maßnahmen anbieten, weshalb noch immer in sehr vielen Fällen der künstliche Gelenkersatz, ein irreversibles und potentiell komplikationsträchtiges Verfahren, den letzten Ausweg zur Linderung des oft langjährigen individuellen Leidensdrucks darstellt. In aktuellen histologischen Studien konnte festgestellt werden, dass sich die zelluläre räumliche Organisation beim Blick auf die Superfizialzone des humanen Gelenkknorpels im Rahmen der OA-Entwicklung und -progredienz signifikant verändert. In der hier präsentierten Arbeit konnte erstmalig eine Technik zur µCT-basierten, dreidimensionalen Darstellung der Chondrozytenorganisation im humanen Kniegelenk-Knorpel etabliert werden. Hiermit war es erstmalig möglich, die räumliche Lokalisation, die räumliche Ausdehnung und die räumlichen Zusammenhänge der Knorpeldegeneration anhand der OA-Stadien-spezifischen (S)CSO im humanen Kniegelenk-Knorpel schichtenübergreifend unter dreidimensionaler Darstellung aller Knorpelschichten nachzuvollziehen. Somit konnten in dieser Studie die bisher zweidimensional beschriebenen Veränderungen sowohl durch histologische Mehrperspektiven-Analysen, als auch durch die µCT dreidimensional und schichtenübergreifend bestätigt werden. Durch quantitative Analysen konnte die prinzipielle Tauglichkeit dieser Musterdiagnostik zur Früherkennung von Knorpeldegenerationen unterstrichen werden. Dieses Verständnis der räumlichen Chondrozytenorganisation kann künftig bei der Beurteilung der Effektivität regenerativer Therapieansätze des Knorpels von großer Bedeutung sein.