Die Pathophysiologie der Arthrose

Arthrose wird oft als Folge von Gelenkverschleiß beschrieben, aber die Pathophysiologie dieser Erkrankung ist viel komplexer. Es beinhaltet eine Reihe von Veränderungen auf zellulärer Ebene, die zu Schäden an Knorpel, Synovialmembranen und Knochen führen.

Osteoarthritis, auch als degenerative Gelenkerkrankung bekannt, ist die häufigste Form von Arthritis und macht etwa 59 % aller Arthritisfälle aus.1 Sie ist hauptsächlich in den Händen, Hüften und Knien zu finden.

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Gelenkknorpel

Gelenkknorpel, auch als hyaliner Knorpel bekannt, ist eine Art von Knorpel, der sich an den Enden der Knochen befindet, wo sie sich treffen und Gelenke bilden. Diese Art von Knorpel ist für eine gesunde Bewegung verantwortlich. Ein gesundes Maß an Gelenkknorpel lässt die Knochen leicht übereinander gleiten. Seine Struktur ist ein Netzwerk, das hauptsächlich aus Wasser, Kollagen und glykosylierten Proteinen besteht. In diesem Netzwerk befinden sich auch hochspezialisierte Zellen, die als Chondrozyten bekannt sind.2

Gelenkknorpel kann nicht von selbst nachwachsen und ist frei von Blutgefäßen, Nerven und Lymphgefäßen. Die Fähigkeit der Chondrozyten, den umgebenden Knorpel zu regenerieren, ist begrenzt.

Schäden am Gelenkknorpel sind mit vier Veränderungen verbunden. Eine davon ist die Matrixfibrillation, bei der das Knorpelnetzwerk, die sogenannte Matrix, zu erweichen beginnt und Spalten oder Zwischenräume zwischen den Zellen hinterlassen. Der Knorpel entwickelt dann Risse und Geschwüre und die Gelenkoberfläche beginnt sich aufzulösen.

Bei Arthrose spielt die Gesundheit des Gelenkknorpels eine entscheidende Rolle für die Funktionsfähigkeit der Gelenke. Schäden am Gelenkknorpel treten in drei Stadien auf:

• Stufe 1: Die Proteine im Knorpel beginnen abzubauen. Sie verwandeln sich von vollständigen Proteinen in Polypeptide und Aminosäuren.

• Stufe 2: Fibrillation und Erosion finden statt. Fragmente von Kollagen und Proteinen beginnen in die Gelenkflüssigkeit zu gelangen, die die Reibung zwischen den Gelenken reduzieren soll.

• Stufe 3: Die Entzündungsreaktion des Körpers auf die ersten beiden Stufen löst weitere Schäden am Knorpel aus.

Wie ein Schaden entsteht

Wenn die Entzündungsreaktion beginnt, setzt es Interleukin-1 frei, ein Zytokin, das zum Knorpelabbau beiträgt.3 Wenn Interleukin-1 freigesetzt wird, fördert es weitere Knorpelschäden, indem es die Bioverfügbarkeit für spezifische Proteasen kontrolliert. Es tut dies, indem es bestimmte Enzyme anregt, das Protein im Gelenk in kleinere Polypeptide und Aminosäuren aufzuspalten. Das gleiche gilt für ein anderes Zytokin, Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-alpha), das bestimmte Enzyme stimulieren kann, die als Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) bekannt sind und die Matrix des Gelenks schwer schädigen können.

Andere Enzyme, bekannt als Kollagenasen, können ebenfalls Kollagen abbauen und die Gesundheit der Gelenke schädigen. Stromelysin oder MMP-3 wird in hohen Mengen bei Osteoarthritis gefunden, da dieses Enzym auch eine Schlüsselrolle bei der Degeneration des Teils der gemeinsamen Matrix spielt, der kein Kollagen enthält.

Erkrankungen, die andere Körperteile betreffen, wie Fettleibigkeit, Gelenkinstabilität, Fehlstellungen der Gelenke und Traumata, können bei Osteoarthritis zum Abbau der Gelenksysteme beitragen.4

Arthrose und Alterung

Obwohl sich Arthrose mit zunehmendem Alter verschlimmert, ist sie kein normaler Teil des Alterungsprozesses. Eine altersbedingte Schädigung der Gelenkzellen ist auf die Alterung der Zellen zurückzuführen, während bei Osteoarthritis Gelenke durch Verletzungen, Fettleibigkeit und Überbeanspruchung der Gelenke geschädigt werden können.

Synovialmembranen

Die Synovialmembran ist ein Bindegewebe, das die Gelenke auskleidet und Synovialflüssigkeit produziert. Wenn der Knorpel bei Arthrose abgebaut wird und in die Gelenkflüssigkeit gelangt, führt dies zu einer Entzündung der Gelenkinnenhaut.

Dies liegt daran, dass Synovialmakrophagen, die Zellen, die die Produktion von proinflammatorischen Zytokinen induzieren, eine entzündliche Immunantwort auf verirrte Knorpelstücke in der Synovialflüssigkeit auslösen können.5 Dies führt dann zu einem weiteren Knorpelabbau, da im Laufe der Zeit das Gelenk verliert Knorpels beginnt die Gelenkflüssigkeit aus dem Gelenk auszulaufen, was zu einer dauerhaften Verdünnung und einem Viskositätsverlust führt.

Weniger Gelenkflüssigkeit, die die Bewegung des Gelenks abfedert, bedeutet auch Knochen-auf-Knochen-Reibung und mehr Schaden. Wenn die Synovialflüssigkeit dünn genug wird, beginnen entzündliche Substanzen, Nervenzellen im Gelenk direkt zu berühren oder zu berühren, was zu Schmerzen führt.6 Je mehr Synovialflüssigkeit verloren geht, desto schneller verschlechtert sich der Knorpel.

Knochen

Wenn Knochen durch Arthrose das schützende Knorpelpolster verlieren, beginnen sie aneinander zu reiben. Die Gelenke können dann steif werden und die Auswirkungen regelmäßiger Bewegung weniger vertragen, was den verbleibenden intakten Knorpel mit fortschreitender Krankheit stärker belastet. Wenn in den Gelenken kein Knorpel mehr vorhanden ist, kommt es zu einer Knochen-auf-Knochen-Reibung.

Der Knochen wird dann umgebaut, ein Prozess, der Knochenerosion, Knorpeldegeneration und die Bildung von Knochenspornen umfasst. Der Umbauprozess kann zu einer weiteren Beeinträchtigung der Gelenkfunktion führen.7

Knochensporne und Zysten

Osteophyten oder Knochensporne beginnen sich zu entwickeln. Knochensporne sind glatte Knochenwucherungen, und obwohl sie normalerweise keine Schmerzen verursachen, sind sie mit schmerzhaften Symptomen verbunden, wenn sie beginnen, Gewebe zu reizen, mit denen sie in Kontakt kommen.

Osteoarthritis kann auch zur Entwicklung von Knochenzysten führen, bei denen es sich um flüssigkeitsgefüllte Säcke handelt, die sich in beschädigten Gelenken bilden. Knochenmarkläsionen sind auch bei Osteoarthritis vorhanden und können auf Remodellierungen durch unsachgemäße Gelenkbewegung, Belastung und mechanische Überlastung beschädigter Gelenke zurückgeführt werden.8

Subchondraler Knochen

Bei Arthrose kommt es zu Veränderungen des Knochens, der den Gelenkknorpel trägt (subchondraler Knochen). Subchondraler Knochen findet sich in den meisten Gelenken, einschließlich derer, die von Arthrose betroffen sind, wie Knie und Hüfte. Es kann auch in kleinen Gelenken an Händen und Füßen gefunden werden.

Typischerweise treten Knochenmarkläsionen und Knochenzysten im subchondralen Knochen auf. Da eine Schädigung des Gelenkknorpels der Hauptgrund für Arthrose ist, wurde diesen Veränderungen des subchondralen Knochens in der Vergangenheit nicht so viel Aufmerksamkeit geschenkt. Sie gelten heute jedoch als wesentlicher Bestandteil in der Pathogenese der Arthrose.9 Bei Menschen mit Arthrose wird der subchondrale Knochen durch den Umbauprozess erweicht und verfärbt.

Behandlung

Derzeit sind die Behandlungsmöglichkeiten bei Arthrose begrenzt. Der Schaden an den Gelenken ist irreversibel, und daher umfasst die Behandlung von Osteoarthritis normalerweise die Behandlung der Symptome.

Medikamente

Symptome wie Schmerzen in den betroffenen Gelenken und Druckempfindlichkeit können durch die Verwendung von Schmerzmitteln wie Paracetamol, nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAIDs) und anderen chronischen Schmerzmitteln wie Cymbalta (Duloxetin) unterstützt werden.

Injektionen

Kortison-Injektionen werden verwendet, um Schmerzen zu lindern, aber Kortikosteroid-Medikamente können zu weiteren Schäden an den Knochen führen, die am Gelenk miteinander verbunden sind. Dies kann daran liegen, dass sie die Fähigkeit des Körpers zur Aufnahme von Kalzium hemmen und zu einer Schwächung der Knochen und Knochenschwund führen können.10 Bei Menschen mit Osteoarthritis können die Schwächung und der Abbau der Knochen das Fortschreiten der Krankheit vorantreiben.

Schmierinjektionen werden mit Hyaluronsäure durchgeführt und zielen darauf ab, mehr Polster zu bieten, um die Auswirkungen auf das beschädigte Gelenk zu verringern.

Physiotherapie

Bestimmte Übungen in der Physiotherapie können helfen, die Muskeln um ein beschädigtes Gelenk herum aufzubauen, was die Belastung in diesem Bereich verringern und Schmerzen lindern kann. Ergotherapie kann auch verwendet werden, um einer Person mit Arthrose zu helfen, mit ihrer Erkrankung umzugehen, indem sie die Art und Weise ändert, wie sie alltägliche Aufgaben erledigt, um unnötigen Druck auf die geschädigten Gelenke zu vermeiden.

Operation

Chirurgische Behandlungen sind verfügbar, wenn andere Eingriffe nicht helfen, die schmerzhaften Symptome von Osteoarthritis zu lindern, einschließlich:

• Knochenneuausrichtung: Diese Operation wird auch als Osteotomie bezeichnet, indem ein Knochenkeil hinzugefügt oder entfernt wird. Dies geschieht in Fällen, in denen eine Körperseite stärker betroffen ist als die andere, z.

• Gelenkersatz: In den schwerwiegendsten Fällen kann ein Chirurg einen vollständigen Gelenkersatz empfehlen. Dies geschieht, indem bestimmte Oberflächen der beschädigten Verbindung entfernt und durch Kunststoff- und Metallteile ersetzt werden. Da künstliche Gelenke möglicherweise ersetzt werden müssen, wird diese Art von Operation normalerweise nur in schweren Fällen durchgeführt.

Neue Therapien

Ein neues Verständnis der Pathophysiologie der Arthrose hat zu Studien weiterer vielversprechender Behandlungsmöglichkeiten geführt. Aufgrund der Rolle, die MMPs beim Fortschreiten der Krankheit spielen, entwickeln Forscher neue Medikamente, die diese Effekte hemmen sollen.11 Anabole Medikamente wie Spriferim und BMP-7, die speziell auf die Degeneration des Gelenkknorpels abzielen, haben sich als vielversprechend für die Reparatur und den Wiederaufbau von Knorpel erwiesen. Antikatabole Medikamente, insbesondere MMP-Hemmer, werden ebenfalls als praktikable Option für Menschen mit Osteoarthritis untersucht, da sie die Knorpeldegeneration aufhalten können.11

Eine weitere Behandlungsoption, die untersucht wird, ist die regenerative Therapie mit Stammzellen. Obwohl die in das betroffene Gelenk injizierten Stammzellen dazu neigen, innerhalb kurzer Zeit zu verschwinden, wurden die immunmodulatorischen Wirkungen, die oft zu einer Verschlimmerung der Arthrose führen, lang anhaltend. Es wurde auch festgestellt, dass die Therapie die Biomechanik der von arthritischen Erkrankungen betroffenen Gelenke verbessert und die Verengung der betroffenen Gelenke verzögert.11

Vielversprechende Behandlungen mit Bisphosphonaten sind ebenfalls in Arbeit, aber möglicherweise nur für eine bestimmte Gruppe von Arthrosepatienten. Bisphosphonate sind Medikamente, die den Verlust der Knochendichte verlangsamen sollen. Menschen mit Arthrose erleben typischerweise eine Knochenverdickung, die von Läsionen und Knochenspornen begleitet wird. Einige sahen nach einer sechsmonatigen Studie eine Abnahme der Knochenmarkläsionen. Diese Art von Medikamenten kann für diejenigen nützlich sein, die Knochenmarksläsionen haben und sich im Frühstadium einer Arthrose befinden.11

Es gibt auch eine neue Behandlung, die entwickelt wurde, um eine osteolytische Protease zu neutralisieren, die den Kalziumverlust in den Knochen fördern kann. Tierversuche haben gezeigt, dass dies bei der Verlangsamung der Knochen- und Knorpeldegeneration wirksam ist. Es bedarf weiterer Forschung, um festzustellen, ob diese Art der Neutralisation beim Menschen funktioniert oder nicht.

Da Osteoarthritis eine entzündliche Immunantwort verursacht, wurde auch die Anti-Zytokin-Therapie als vielversprechende neue Behandlungsmethode erforscht. Diese Art von Medikamenten würde die Immunantwort oder die Zytokinproduktion in den Gelenken hemmen, um Entzündungen zu reduzieren, die zu Schwellungen und Schmerzen im betroffenen Bereich führen können. Auch die entzündungsfördernde Signalübertragung kann eine wirksame neue Behandlungsoption zur Verringerung von Entzündungen sein.11 Obwohl diese Therapien Osteoarthritis nicht heilen oder zum Wiederaufbau verloren gegangenen Knorpels beitragen, könnten sie bei der Schmerzlinderung helfen.

Mit dem Fortschritt des Verständnisses können neue Behandlungsmöglichkeiten für Arthrose den Betroffenen Hoffnung geben.