Gelenkknorpel: Und er regeneriert sich doch

Durham (USA) - Bei einer Arthrose ist das Knorpelgewebe im Gelenk degeneriert und kann nicht mehr vollständig erneuert werden. Jetzt haben amerikanische Mediziner mit einer neuen Analysetechnik Regenerationsprozesse im Knorpel nachgewiesen, die aber in verschiedenen Gelenken unseres Körpers in unterschiedlichem Ausmaß ablaufen. Diese Reparaturen werden durch dieselben microRNA-Moleküle (miRNAs) gesteuert, die bei Molchen verloren gegangene Gliedmaßen nachwachsen lassen, schreiben die Forscher im Fachblatt „Science Advances“. Sie halten es für möglich, durch Einsatz dieser miRNAs nicht nur die Knorpelregeneration, sondern auch die Neubildung geschädigter Gewebe in anderen Körperteilen anregen zu können. Sogar ein teilweises oder vollständiges Nachwachsen verletzter Gliedmaßen sei in Zukunft nicht ausgeschlossen.

„Wenn wir die Aktivität dieser regulatorischen microRNAs verstärken, könnten wir wahrscheinlich den degenerierten Knorpel eines durch Arthrose geschädigten Gelenks vollständig regenerieren“, sagt Virginia Kraus von der Duke University in Durham. „Wir glauben, dass dies ein fundamentaler Reparaturmechanismus ist – nicht nur für Knorpel, sondern für viele Gewebe.“ Die Forscher sammelten Proben von Gelenkknorpel, die bei chirurgischen Eingriffen als Abfallprodukte angefallen waren, darunter gesunder Knorpel von Unfallpatienten und Knorpel von Menschen, die unter starker Arthrose gelitten hatten. Analysiert wurden Proben aus Hüft-, Knie- und Fußgelenken von 30 bis 87 Jahre alten Patienten.

Um die Regenerationsraten zu ermitteln, nutzten die Wissenschaftler eine molekulare Uhr: Diese beruht darauf, dass zwei Bausteine der Knorpelproteine – die Aminosäuren Asparagin und Glutamin – mit der Zeit ihre Amidgruppen durch Deamidierung verlieren. Bei starker Regenerationsfähigkeit werden die so veränderten Proteine schnell durch neue ersetzt, so dass prozentual nur ein geringer Teil in deamidierter Form vorliegt. Durch Massenspektrometrie ließ sich das Verhältnis zwischen „jungen“ und „gealterten“ Formen mehrerer Knorpelproteine bestimmen und als Maß für die Regenerationsleistung nutzen.

Es stellte sich heraus, dass der Anteil jüngerer Proteine im Gelenkknorpel umso größer ist, je weiter das Gelenk von der Körpermitte entfernt ist. In den Fußgelenken waren die meisten, in den Hüftgelenken die wenigsten gealterten Proteine durch neue ersetzt. Das könnte erklären, warum eine Arthrose häufiger in Hüft- und Kniegelenken entsteht als in Fußgelenken. Zudem war der Gehalt an den drei microRNAs miRNA-21, miRNA-31 und miRNA-181c, die für die Regeneration von Körperteilen bei Molchen eine Rolle spielen, in den Fußgelenken höher als in den anderen und in erkrankten Gelenken höher als in gesunden. Der Körper reagiert also auf eine Schädigung des Knorpels durch Regenerationsprozesse, die aber für die Selbstheilung einer Arthrose nicht ausreichen. Denkbar wäre daher ein therapeutischer Einsatz der regenerativen microRNAs, um die Effektivität einer Regeneration zu verstärken. Sie könnten auch helfen, die Anzucht von Knorpelgewebe zu optimieren, das dann in stark geschädigte Gelenke übertragen werden kann.