Funktionelle Biomechanik des gesunden und degenerierten Meniskus

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Andreas Martin Seitz, seit 8/2020
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326904281

Der traumatisch oder degenerativ bedingte Meniskusschaden stellt einen der Hauptrisikofaktoren für die Entstehung einer Kniegelenkarthrose (Gonarthrose) dar. Bei jungen, sportlichen Menschen ist meist ein traumatisches Ereignis der Grund für eine Meniskusläsion. Häufig werden diese Läsionen chirurgisch in Form einer partiellen oder totalen Meniskektomie therapiert. Die negativen klinischen und biomechanischen Auswirkungen des dabei entstehenden Gewebeverlustes wurden in der Vergangenheit in zahlreichen klinischen und Grundlagenstudien schon detailliert untersucht. Bei älteren Menschen sind es dagegen eher degenerative Prozesse, die zu einer Schädigung des Meniskus führen. Dieser altersbedingte Degenerationsprozess ist jedoch sowohl aus biomechanischer als auch molekularer Sicht noch unzureichend verstanden und kaum untersucht. Wenige Studien mit widersprüchlichen Angaben zu biomechanischen und molekularen Eigenschaften des degenerierten Meniskus machen vor dem Hintergrund der hohen klinischen Relevanz eine grundlegende Erforschung dringend erforderlich. Dieses Vorhaben soll in erster Linie dazu beitragen, die biomechanischen Aspekte der Meniskusdegeneration und dem daraus resultierenden Funktionsverlust, der zur Arthrose führen kann, besser zu verstehen. Zusätzlich sollen auch einige molekulare Zusammenhänge untersucht und mit den biomechanischen Parametern korreliert werden. Im Vorfeld des Vorhabens wurden mit Hilfe der Magnetresonanztomographie Methoden entwickelt, die die Ermittlung von Dehnungen, Spannungen und der biomechanischen Eigenschaften von Menisken erstmals in situ ermöglichen. In diesem Vorhaben sollen folgende Ziele erreicht werden:1. Ex vivo Ermittlung der Dehnungen, Spannungen, Materialeigenschaften und des Wassergehalts von gesunden und degenerierten humanen Menisken in situ. 2. In vitro Bestimmung der Druck- und Zugeigenschaften von gesunden und degenerierten Menisken und Korrelation mit in situ ex vivo Daten sowie Analyse der biochemischen Zusammensetzung des Meniskus (Proteoglykangehalt, Kollagengehalt, Wassergehalt).3. In vivo Ermittlung der Dehnungen, Spannungen, Materialeigenschaften von gesunden und degenerierten Menisken mit einer neuartigen MRT kompatiblen Belastungsapparatur am Probanden/Patienten. 4. In vitro Bestimmung der Druck- und Zugeigenschaften degenerierter Menisken von Patienten mit Gonarthrose (Entnahme bei Implantation einer Knie TEP) sowie Ermittlung des Proteoglykan-, Kollagen-, und Wassergehalts. Korrelation der Ergebnisse mit den anderen im Projekt erzielten Ergebnissen. Die im Projekt erzielten quantitativen Ergebnisse werden dazu beitragen, die Meniskusdegeneration und den damit einhergehenden Funktionsverlust des Kniegelenks, der zu Gonarthrose führen kann, besser zu verstehen. Diese Informationen sind essentiell für die Entwicklung suffizienter Meniskus- und Arthrosetherapien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Lutz Dürselen, bis 7/2020