In vivo Analyse der humanen synovialen Mikrozirkulation bei Gonarthrose: Interaktion von Mikrozirkulationsstörung, Matrixdegradation und Arthroseprogression

Abstract

Eine bedarfsentsprechende Durchblutung gewährleistet über die einzelnen Stoffwechselvorgänge die Funktionalität eines Gewebes. Bleibt allerdings jene Perfusion aus oder erfolgt nur in reduzierter Art und Weise, so entstehen daraus Gegebenheiten, die in pathologischen Veränderungen münden können. Ziel dieser Studie ist die erstmalige in vivo Visualisierung und Quantifizierung der humanen synovialen Mikrozirkulation bei Patienten mit fortgeschrittener primärer Gonarthrose unter Verwendung des OPS-Imaging´s. Hierzu wurden bei einer Patientengruppe, bestehend aus 19 Personen, im Rahmen der Implantation einer Knietotalendoprothese, die synovialen Messungen durchgeführt. Um die Relevanz der mikrozirkulatorischen Abläufe für den Grad der vorliegenden Arthrose zu ermitteln, wurden die ermittelten Messergebnisse mit den OA- Charakteristika (Gelenkdestruktion, Entzündungsreaktion, Alltagsbeeinträchtigung) und den Konzentrationen der Mediatoren in der Synovialflüssigkeit (MMP´s,TIMP´s,PGE2,VEGF) korreliert. Da sich das OPS- Imaging als eine praktikable Möglichkeit zur in vivo Visualisierung der synovialen mikrozirkulatorischen Vorgänge erwiesen hat, sind wir in der Lage erstmalig Referenzwerte für die im Bereich des humanen Kniegelenkes vorliegenden Durchblutungsbedingungen (FGD, D, BFG, BFV) zu präsentieren. Unsere Ergebnisse unterstützen die Theorie - bezüglich der OA - vom Vorliegen eines pathomechanistisch relevanten Entzündungsprozesses, der in seiner Ausprägung innerhalb des Gelenkes variiert und neben der destruktiven Komponente (gesteigerte MMPs und VEGF) einen potentiell protektiven Charakter mit sich bringt (verbesserte Vaskularisierung, Anstieg des PGE2). Zusätzlich bestätigt sich die, in vorangegangenen Studien [84;86;107] beschriebene, zentrale Rolle des VEGF´s. Weiterhin scheint einerseits die Schmerzsymptomatik (venöse Größen) sowie andererseits der vorliegende radiologische Arthrosegrad (BFG) von rheologischen Größen beeinflusst zu werden. Ausgehend von der Überlegung, dass die primäre Gonarthrose ihren Ursprung in der wiederholten Mikrotraumatisierung hat [4], stellt eine gestörte Homöostase und die daraus resultierend gesteigerte Vulnerabilität der Gelenkstrukturen eine pathogenetische Voraussetzung dar. Unter Berücksichtigung unserer Ergebnisse sowie den konzeptionellen Überlegungen aus dieser Studie ist die Dysregulation der mikrozirkulatorischen Größen als eine wesentliche Komponente im Rahmen OA Pathogenese zu betrachten.

The functionality of a certain tissue is assured by a demand meeting blood supply which enables different metabolic processes. If such a perfusion fails the resulting conditions may lead to pathological changes. The object of this study is the first time in vivo visualisation and quantification of human synovial microcirculation for patients having advanced primary gonarthrosis by using the OPS-Imaging. Therefore measurements of the synovial blood flow were performed at a total of 19 patients during their implantation of a total knee replacement. In order to evaluate the relevance of the microcirculation for the osteoarthritic severity we correlated the measurements with the OA characteristics (joint destruction, inflammatory reaction, everyday life enchroachment) and with the mediator concentration within the synovial fluid (MMPs, TIMP, PGE2, VEGF). Based upon the fact that the OPS-Imaging has been proven to be a reliable method visualizing synovial blood flow we got the opportunity to gain first time reference values for the synovial perfusion (FCD, D, RBCV, BF) of the human knee. Our results support the theory of the existence of an etiopathologic relevant inflammatory process in terms of the OA. This process varies in its intensity within the joint. Additionally, it seems to merge a destructive component (increase in MMPs and VEGF) with a potentially protective aspect (improved vascularisation, increase in PGE2). Furthermore our data reinforce the major role of the VEGF [84;86;107]. The pain symptoms (venous values) as well as the radiologic state of osteoarthritis (RBCV) appear to be affected by the rheological values. Based upon the consideration that the primary gonarthrosis originates from repeated micro traumatisation [4] the disturbed homeostasis and the resulting increased vulnerability of the joint are representing a pathogenetic requirement. In regard to our results as well as the conceptual considerations from our study the dysregulation of the microcirculatory parameters has to be regarded as an essential component of the OA-pathogenesis.