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Neue Behandlung für Arthrose am Horizont: Aktuelle Forschungsergebnisse

Arthrose betrifft häufig die Knie und ist auf einen Knorpelabbau zwischen den Gelenken zurückzuführen.

Arthrose ist eine der Hauptursachen für Behinderungen bei älteren Erwachsenen und verursacht bei über 30 Millionen Amerikanern starke Schmerzen und Beeinträchtigungen. Dieser Rückgang der Bewegungsfähigkeit führt dazu, dass Arthrosepatienten häufig an Komorbiditäten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fettleibigkeit oder Diabetes leiden.  

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Entstehung von Arthrose und die Einzelheiten einer aktuellen Studie, die möglicherweise eine potenzielle neue Behandlung für Arthrose aufgedeckt hat.

Die Grundlagen der Arthrose

Osteoarthritis (OA), die häufigste Form der Arthritis, wird oft als „Abnutzungsarthritis“ bezeichnet, da sie tendenziell nach einer Verletzung oder mit zunehmendem Alter auftritt. OA entsteht, wenn der schützende Knorpel zwischen den Knochen zusammenbricht und die ansonsten gepolsterten Gelenke zusammenreiben. Dies führt zu schmerzhaften und geschwollenen Gelenken, die am häufigsten an Händen, Knien, Nacken, Hüften und im unteren Rückenbereich auftreten. 

Bei Arthrose ist insbesondere die Degeneration des Gelenkknorpels beteiligt. Gelenkknorpel ist eine Art hyaliner Knorpel, der aus einer extrazellulären Matrix (ECM) besteht. Das ECM besteht aus kollagen, verschiedene Proteine, Wasser, Proteoglykane und Chondrozyten, die spezialisierten und stoffwechselaktiven Zellen des Knorpelgewebes. 

Mit zunehmendem Alter, Verletzungen oder Fettleibigkeit beginnen sich die ECM-Struktur, die Stoffwechselaktivität der Chondrozyten und die Zusammensetzung des Knorpels zu verschlechtern.

Die meisten OA-Kriterien klassifizieren vier Stadien des Krankheitsverlaufs, wobei Grad 0 auf normalen Knorpel hinweist und Grad 4 den schwersten Grad darstellt, der sich durch eine vollständige Erosion bis zum Knochen zeigt. 

Aktuelle Behandlungen für Arthrose umfassen die Behandlung von Schmerzen und Entzündungssymptomen, da Arthrose von den meisten Forschern als unheilbar angesehen wird. Dies liegt daran, dass der Körper beschädigten Knorpel nicht einfach reparieren kann; Es enthält keine Blutgefäße, Nerven oder das notwendige Lymphsystem, um sein Gewebe zu regenerieren. 

Eine aktuelle Studie könnte jedoch eine mögliche Behandlung für Arthrose gefunden haben, bei der zwei Moleküle beteiligt sind, die eine Rolle bei der Knorpelhomöostase spielen. 

Patienten mit Arthrose leiden häufig unter schmerzhaften und geschwollenen Gelenken, die auf einen Mangel an Knorpel zwischen den Gelenken zurückzuführen sind.

Neue Forschungsergebnisse zur Behandlung von Arthrose

Die Studie, veröffentlicht in Protein & Zelle untersuchte im März 2020 die Auswirkungen der therapeutischen Verabreichung der Moleküle α-Klotho und des löslichen transformierenden Wachstumsfaktor-Beta-Rezeptors 2 (sTGFβR2) bei Ratten mit OA. 

Was sind α-Klotho und sTGFβR2?

α-Klotho ist ein Protein, das auf seine Rolle beim Anti-Aging und der Modulation von oxidativem Stress untersucht wurde. Tiere ohne dieses Protein leiden häufig unter vorzeitiger Alterung, Organversagen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und kognitivem Verfall. 

Die zweite Verbindung, sTGFβR2, ist ein Rezeptor, der an ein Zytokin namens TGFβ1 bindet. Obwohl festgestellt wurde, dass TGFβ1 das Chondrozytenwachstum hochreguliert, kann es im Übermaß auch zur OA-Entwicklung beitragen; daher ist eine moderate Menge an TGFβ1 erwünscht. 

sTGFβR2 bindet stark an TGFβ1, das die Aufgabe hat, die TGFβ1-Spiegel zu modulieren – die Hemmung von TGFβ1 ist mit einer Verringerung der Osteophytenbildung (Knochensporn) verbunden, die ein Symptom von OA ist. 

Ausreichende Mengen an α-Klotho sind mit einer Verbesserung der OA verbunden, da das Protein den Abbau der ECM hemmt. In dieser Studie war α-Klotho im Knorpel von Ratten mit Arthrose niedriger.

Basierend auf den Funktionen dieser beiden Verbindungen stellten die Forscher die Hypothese auf, dass ihre Kombination in einem Rattenmodell die OA-Symptome verbessern könnte. 

Worauf wurde in der Studie geachtet?

Vier Wochen nach dem Versuch, Arthrose bei Ratten mithilfe des Enzyms Papain zu induzieren, wurden signifikante Anzeichen von Arthrose Grad 2 festgestellt, darunter eine verringerte Knorpeldicke, ein Verlust der Gelenkfunktion und eine Verkalkung der ECM. Darüber hinaus kam es bei Ratten mit OA zu einer Verringerung der Chondrozyten-Zellmarker, einschließlich Typ-II-Kollagen und SOX9, die beide für die Knochenentwicklung notwendig sind. 

Als nächstes versuchten die Forscher herauszufinden, ob eine kombinierte Therapie von α-Klotho und sTGFβR2 diese Symptome verbesserte. Sie transportierten die Moleküle über Partikel des Adeno-assoziierten Virus (AAV) vom Serotyp DJ in das Kniegelenk. Hierbei handelt es sich um ein unbehülltes Virus, das häufig in der Gentherapie verwendet wird, um DNA in Zielzellen zu transportieren.

Die Forscher bestätigten, dass die Injektion funktionierte, da die Synovialflüssigkeit in ihren Gelenkhöhlen eine hohe Expression von sowohl α-Klotho als auch sTGFβR2 aufwies. Diese Gruppe, bestehend aus Ratten mit OA, die die Injektion erhielten, wurde als „KT“-Gruppe bezeichnet und war eine von vier untersuchten. 

Zu den anderen Gruppen gehörten zwei, die als Kontrollen dienten und keinerlei Injektion erhielten – eine Gruppe bestand aus gesunden Ratten und die andere bestand aus Ratten mit Arthrose. Die vierte Gruppe schließlich war die Scheingruppe, die die AAV-Injektion ohne α-Klotho und sTGFβR2 erhielt. 

Was waren die Ergebnisse der Studie? 

Zunächst untersuchten die Forscher ein Zellmodell der Verbindungen. Sie fanden heraus, dass in Reagenzgläsern mit Zellen, die OA modellieren, die Kombination von α-Klotho und sTGFβR2 den ECM-Abbau und die Chondrozytenhypertrophie besser hemmte als die Behandlung mit jeder Verbindung einzeln. 

Als nächstes wandten sie das gleiche Konzept auf Ratten mit Arthrose Grad 2 an. Nur zwei der Gruppen erhielten eine Injektion – die KT-Gruppe und die Scheingruppe. Nach einer 6-wöchigen Erholungsphase kam es bei den Ratten der Scheingruppe zu einer deutlich stärkeren Verschlechterung ihres Knorpels und ihrer ECM, mit einem Fortschreiten zu Arthrose Grad 4.

Die KT-Gruppe erlebte diesen Rückgang nicht nur nicht, sondern verzeichnete auch Verbesserungen. Diese Gruppe, die die Injektion von α-Klotho und sTGFβR2 erhielt, hatte die Knorpeldicke und -struktur wiederhergestellt und die ECM repariert. 

Innerhalb dieser sechs Wochen erreichten die Ratten in der KT-Gruppe eine OA vom Grad 2 auf Grad 1, was auf eine teilweise Umkehrung der Krankheit hindeutet. Bei den Ratten der KT-Gruppe wurden außerdem Typ-II-Kollagen und SOX9-Zellen wiederhergestellt, was auf eine Wiederherstellung der Chondrozytenfunktion hinweist. 

Schließlich analysierten die Forscher die RNA-Sequenzierung aller Gruppen und stellten fest, dass die KT-Gruppe eine verringerte Expression von Genen im Zusammenhang mit Entzündungen und übermäßigen Immunreaktionen aufwies. Bei Patienten mit Arthrose kommt es zu starken Entzündungs- und Immunreaktionen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Kombination aus α-Klotho und sTGFβR2, die in die Kniegelenke von Ratten mit Arthrose injiziert wurde, die Symptome und die Schwere der Erkrankung reduzierte, indem sie den Abbau von Knorpel und ECM hemmte und Entzündungen reduzierte. Die Forscher gehen davon aus, dass diese Behandlung möglicherweise Menschen mit Arthrose zugute kommen könnte, obwohl bis dahin noch weitere Forschung zu dieser Therapie erforderlich ist. 

Schlüssel zum Mitnehmen

  • Die Verabreichung einer Kombinationstherapie der beiden Verbindungen α-Klotho und sTGFβR2 an Ratten mit Arthrose führte zu einer teilweisen Umkehrung der Krankheit und verringerten Entzündungsreaktionen. 
  • Die α-Klotho- und sTGFβR2-Therapie hemmte den Abbau der extrazellulären Matrix, der häufig bei Arthrose auftritt, und erhöhte die Knorpeldicke und den Kollagenspiegel. 
  • Diese Arthrosebehandlung wurde noch nicht am Menschen getestet, könnte aber vielversprechende Ergebnisse für die Behandlung von Arthrosepatienten liefern. 

Verweise

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