Gelenkknorpel: Was weg ist, ist weg

03.05.2017

Überall im Körper übernehmen Stammzellen die Aufgabe, neues Gewebe zu bilden und damit auch jenseits der Kindheit für wichtigen Zellnachschub zu sorgen. Leider klappt das nicht immer und nicht in jedem Bereich des Organismus. Aus der Praxiserfahrung eines Physiotherapeuten muss ich sagen: Gelenkerkrankungen fordern immer ihren Tribut, denn der Gelenkknorpel kennt keinen Jungbrunnen.

Diese Beobachtung aus der Praxis wurde nun in einer Studie untermauert und hat mit einer Erklärung nun erstmals auch das Warum beleuchtet. Das ist zunächst wenig Trost für Betroffene, lässt aber langfristig neue Hoffnung aufkeimen. Das Mehr an Verständnis könnte für die Zukunft der Behandlung wegweisend werden.

Knorpel altern mit

Für die Übertragung von Bewegung ist ein Knorpel fest mit zwei Knochen verbunden, hat selbst aber dank Gelenkkopf und Gelenkpfanne seinen Spielraum. Es gibt eine Reibungsfläche, die mit der Zeit zu einem Abrieb der Substanz führt. Altersarthrose ist hier das Stichwort.

Aktuelle Studie greift auf Atomtests zurück

Zum Thema Atomtests kann man moralisch auf verschiedenen Standpunkten stehen, doch zumindest für die Medizin waren die Tests aus den 50ern und 60ern des letzten Jahrhunderts sehr nützlich. Denn die Strahlenbelastung damals machte die aktuelle Untersuchung überhaupt möglich.

In den rund zehn Jahren der damaligen Atomwaffentests wurde der Wert an C14 in der Atmosphäre der Erde stark erhöht. C14 ist ein radioaktives Kohlenstoff-Isotop und gelangt sowohl durch den Verzehr von Lebensmitteln als auch das bloße Atmen in den menschlichen Körper. Menschliches Gewebe, das nach dem Start der Tests 1955 neu entstand, enthält demnach mehr C14 als älteres Gewebe.

Was sagt der C14-Gehalt über den Gelenkknorpel?

Im Rahmen der Studie wurden 23 Freiwillige untersucht, die zwischen 16 Jahren und 78 Jahren alt waren. Davon litten 15 bereits an Arthrose. Bei allen Personen musste aus unterschiedlichen Gründen eine Knie-OP durchgeführt werden, bei der die Ärzte auch Gewebe aus dem Gelenk entfernten. Dieses Gewebe kam ins Labor und wurde auf seinen C14-Gehalt hin untersucht.

Dafür nutzten die Ärzte die Massenspektrometrie. Bei diesem Messverfahren kann sowohl von Molekülen als auch von Atomen die Masse bestimmt werden. Die Menge an C14 bei jedem Patienten ließ aufgrund der alten Atomwaffentests einen Rückschluss auf das Alter des Knorpels zu.

Regeneration? Leider Fehlanzeige

Ein Mensch, der zwischen 1955 und 1965 geboren wurde, hat mehr C14 im Körper. Doch wer vor dem Start der Atomwaffentests zur Welt kam, hat keine stärkere C14-Anreichung im Knorpelgewebe. Daraus lässt sich ableiten, dass nach dem Ende der Kindheit unser Knorpel nicht neu gebildet wird.

Sehr gut konnte man das anhand eines Teilnehmers sehen, der bereits 1935 geboren wurde. Er war entsprechend 20 Jahre alt, als die Atomwaffentests begannen. Hätte sich nach dem seinem 20. Geburtstag noch neuer Knorpel in seinem Knie gebildet, hätte man erhöhte C14-Werte gemessen. Doch dem war nicht so. Folglich hatte sein Körper nach der Teenagerzeit keinen neuen Knorpel ausgebildet. Mit anderen Worten: Was weg ist, ist weg.

Verlorene Kollagenfasern werden nicht ersetzt

Im Detail zeigte sich außerdem, dass der Grund für diesen Erneuerungsstopp im Kollagen des Knorpels zu finden ist: Bei jedem Knorpel nimmt Kollagen die Funktion eines Stützgerüstes ein. Nur dank der Kollagenfasern gibt es genügend Festigkeit im Knorpel. Dieses Bindegewebe hat jedoch keine regenerative Fähigkeit.

Soll heißen: Die Fasern bilden sich einmal aus und müssen dann bis zum Ende des Lebens ausreichen. Wer Fasern durch jahrelange Fehlbelastung oder einen Unfall einbüßt, kann nicht auf eine Neubildung der Kollagenfasern hoffen.

Wie nützt die Erkenntnis den Patienten?

Die Studienergebnisse sind nicht nur für Theoretiker spannend, sondern können der Entwicklung neuer Therapien dienen. Die Studie macht deutlich, warum es bei Arthrose wenig hilft, Knorpelstücke zu transplantieren. Sie allein bringen nichts, wenn sich keine neuen Kollagenfasern um sie herum bilden. Sinnvoller ist es dagegen, in Richtung Aufbau eines künstlichen Kollagen-Gerüsts zu forschen. Dafür könnte man Medikamente entwickeln, oder auf Möglichkeiten der Stammzellen-Stimulation zurückgreifen.

Eine bestehen Arthrose könnte eventuell gelindert werden, wenn verbleibendes Kollagen gezielt erhalten bleibt. Und wird künstliches Kollagen nachträglich in den Knorpel eingebracht, wäre sogar eine Besserung der Knorpelschädigungen denkbar.

Quelle:

Radiocarbon dating reveals minimal collagen turnover in both healthy and osteoarthritic human cartilage
Katja M. Heinemeier et al.; Science Transnational Medicine, doi: 10.1126/scitranslmed.aad8335; 2016

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Bildquelle: John Hoey, flickr

Artikel letztmalig aktualisiert am 04.05.2017.

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Wenn ich das "Abstract" lese, kann ich den Schluß der Autoren nicht nachvollziehen. Leider kann ich nicht das vollständige "Paper" lesen, um zu erkennen, wo der Knorpel zwecks Radiokohlenstoffdatierung entnommen wurde. Zumindest im Abstract wird erklärt, dass der zentrale Bereich früher als der periphere Bereich gebildet wird, was ja sicherlich dem Wachstumsprozeß geschuldet ist. Eine Knorpelneubildung müsste sehr wahrscheinlich an der Basis, also vom Knochen aus erfolgen. Dieser Nachweis könnte nur gelingen, wenn sukzessive Material von oben nach unten abgetragen und analysiert wird. Ein Kollektiv von 23 Personen ist zudem viel zu gering um eine abschließende Aussage zu treffen. Was man vielleicht postulieren kann; eine dauernde Regeneration des Knorpels (vergleichbar zur Haut) findet nicht statt.
#3 am 07.05.2017 von Horst Rieth (Biologe)
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Dr. Stefan Graf
@#1: Stimme Ihnen in Bezug auf die Bedeutung von möglichst lebenslanger sportlicher Betätigung vollends zu. Selbst wenn in höherem Alter keine Neubildung mehr möglich ist, kommt der täglichen Bewegung für die Knorpelernährung aus der Synovia zentrale Bedeutung zu. Entgegen oft gehörter "Warnung" vor dem Laufen/Joggen wegen vermeintlich zu hoher Stoßbelastung und Knorpelabrieb, halte ich gerade bei dieser Sportart die Effizienz des "Einwalkens" der Nährstoffe in das Knorpelgewebe für besonders hoch. Das gilt natürlich nur, wenn man vernünfig dosiert, kein gravierendes Übergewicht oder Vorschäden (Verletzungen, Gelenkasymmetrien) aufweist. Aber die generellen Bedenken gegen das Laufen teile ich nicht.
#2 am 05.05.2017 von Dr. Stefan Graf (Gast)
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Gast
Dem ist nichts hinzuzufügen, es gilt immer noch, was weg ist ist weg. Umso wichtiger ist es, schon in jungen Jahren mit geeignetem Sport einen stabilen Knorpel aufzubauen und vor allem, später nicht damit aufzuhören, sondern angepasst immer Sport zu betreiben, denn das ist der beste Knorpelschutz.
#1 am 04.05.2017 von Gast
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