Molekularbiologische und histopathologische Klassifizierung und Typisierung chronischer Gelenkerkrankungen

Abstract

Um die Aussagekraft histopathologischer Untersuchungen in der Diagnostik von Gelenkerkrankungen zu erhöhen, wurden zwei neue Evaluierungssysteme etabliert: 1. Der Synovialitis-Score und 2. die Konsensus-Klassifikation der periprothetischen Membran. Mit dem Synovialitis-Score wurde ein Graduierungssystem definiert, welches anhand der semiquantitativen Beurteilung der drei Kriterien a) Deckzellschichtverbreiterung, b) Aktivierung des synovialen Stromas und c) Entzündungszellinfiltrat eine Beurteilung chronischer Synovialitiden jedweder Genese ermöglicht. Es zeigt eine gute Reproduzierbarkeit zwischen unabhängigen Untersuchern und eine gute Korrelation mit klinischen Diagnosen, wobei niedriggradige Befunde für das Vorliegen einer degenerativen, und hochgradige Befunde für eine rheumatische Gelenkerkrankung sprechen. Für die Diagnostik periprothetischer Membranen gelockerter Endoprothesen wurde ein histopathologisches Klassifikationssystem erstellt, welches vier Typen unterscheidet: Abriebinduzierter Typ (I), infektiöser Typ (II), Mischtyp (III) und Indifferenzytp (IV). Diese Typisierung korreliert mit mikrobiologischen Untersuchungsbefunden. Die histopathologische Untersuchung wird durch die Anwendung dieser Klassifikation die Diagnostik von Endoprothesenlockerungen ergänzen. Als wesentliches Kriterium für die Diagnose einer periprothetischen Infektion wurde die Detektion von insgesamt mindestens 23 neutrophilen Granulozyten in zehn mikroskopischen Gesichtsfeldern definiert. Die histologische Untersuchung kann als intraoperativer Schnellschnitt durchgeführt werden, wobei eine eingeschränkte Beurteilbarkeit in etwa einem Viertel der Fälle in Kauf genommen werden muss. Zusätzlich ermöglicht die histologische Untersuchung der periprothetischen Membran die Dokumentation des Prothesenabriebs, was der Qualitätskontrolle des Implantats dient. Genexpressionsprofile von abriebinduzierten und infektiösen Lockerungsmembranen wurden erstellt und zum großen Teil validiert, wobei letztlich die klinische Relevanz dieser Untersuchungen hinter den Erwartungen zurückblieb. Chitinase-1 wird in abriebinduzierten Membranen deutlich überexprimiert, und die chitinolytische Enzymaktivität ist im Serum von Patienten mit abriebinduzierter Prothesenlockerung signifikant höher als in der Kontrollgruppe. Allerdings ist die Varianz der Messwerte so groß, dass sich dieser Parameter nicht für einen Test zur Früherkennung einer Prothesenlockerung eignet.

In order to enhance the informative value of histopathologic examinations in joint diseases, two new evaluation systems were established: First, the synovitis score and second, the consensus classification of the periprosthetic membrane. The synovitis score is a grading system for the severity of chronic joint diseases, irrespective of the etiology. It is based on the semiquantitative grading of the a) enlargement of the synovial lining, b) activation of synovial stroma and c) inflammatory infiltrate. Its use showed a good reproducibility and good correlation with clinical diagnoses, low-grade scores being in favour of degenerative diseases, while high-grade scores are diagnostic of rheumatic joint diseases. For the diagnostic workup of periprosthetic membranes from loose endoprostheses, a classification system was established, which discriminates between four types: Wear-particle induced (I), infectious (II), combined (III) and indeterminate type (IV). The histological typing correlates well with the results of microbiological testing. As essential criterion for the diagnosis of a periprosthetic infection, the detection of at least 23 neutrophilic granulocytes in ten high- power fields could be defined. The histopathologic examination can be executed as intraoperative frozen section, however the evaluation will not be possible in about one fourth of the cases due to the impaired morphology in frozen sections. Furthermore, the histopathological examination allows for the detection of prosthesis wear, which is helpful for the quality control of the implants. Gene expression profiles from wear-particle induced and from infectious periprosthetic membranes were generated and partially validated by RT-PCR and immunohistochemistry. However, the relevance of these examinations for clinical practice underachieved. For example, Chitinase-1 was strongly overexpressed in wear-particle induced periprosthetic membranes, and its enzymatic activity was significantly higher in patients with wear-particle induced loosening; but the great variability of the enzymatic activity impedes the use of this parameter as a test for screening or differential diagnostics in endoprosthesis loosening.