Untersuchung des Einflusses der Komponenten des metabolischen Syndroms auf klinische, ultrastrukturelle und molekulare Phänotypen der Kniearthrose

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Christian Ries; Privatdozent Dr. Tim Rolvien
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563999709

Osteoarthrose (OA) ist eine chronische Erkrankung, die durch einen progressiven Verlust des Gelenkknorpels gekennzeichnet ist, was zu einem Funktionsverlust der Gelenke führt, der sich klinisch durch eingeschränkte Mobilität und Schmerzen manifestiert. Weltweit sind mehr als 500 Millionen Menschen von OA betroffen, wobei das Kniegelenk das am häufigsten betroffene Gelenk ist und Adipositas ein wichtiger Risikofaktor ist. Viele adipöse Menschen entwickeln auch andere Erkrankungen wie Insulinresistenz (Typ-2-Diabetes mellitus), Bluthochdruck (Hypertonie) und Fettstoffwechselstörungen (Dyslipidämie), ein Komplex von Erkrankungen, der als metabolisches Syndrom definiert wird. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass nicht nur Adipositas selbst ein direkter (mechanischer) Risikofaktor für OA ist, sondern auch Schlüsselkomponenten des metabolischen Syndroms eine entscheidende mechanische Rolle spielen könnten. Da jedoch noch weitgehend unklar ist, wie die Komponenten des metabolischen Syndroms die OA-Entwicklung auf struktureller, zellulärer und molekularer Ebene beeinflussen, werden in diesem Forschungsprojekt klinische Untersuchungen, multiskalige osteochondrale Biopsieanalysen sowie gezielte proteomische und Zellkulturansätze kombiniert. Zunächst werden Patienten mit und ohne metabolisches Syndrom, die sich einer Knieendoprothese unterziehen, systematisch prä- und postoperativ untersucht. Arzt- und patientenbezogene Parameter werden erfasst, wobei der Schwerpunkt auf klinischen Ergebnissen und Unzufriedenheit liegt. Darüber hinaus werden Knochen-Knorpel-Proben gesammelt, die gleichmäßig auf Patienten mit primärer OA, alleiniger Adipositas und Komponenten des metabolischen Syndroms verteilt sind. Klinische Knie-OA Phänotypen (Röntgen), der Gelenkknorpel (OARSI-Score, Dicke, Mineralisierung) und der subchondrale Knochen werden mittels µ-CT, unentkalkter Histomorphometrie, quantitativer Rasterelektronenmikroskopie, Nanoindentation und Osteozytencharakterisierung untersucht. Es wird ferner eine gezielte Proteomanalyse der Synovialflüssigkeit durchgeführt, und die Genexpression relevanter Knorpel- und Knochengene in Gewebeproben analysiert. Da nachgewiesen wurde, dass das subchondrale Fettgewebe des Knochenmarks (BMAT) an der Pathogenese der OA beteiligt sein könnte, werden spezifische Veränderungen des BMAT und ihre Auswirkungen auf den Knorpelzustand und insbesondere den subchondralen Knochenumbau charakterisiert. Basierend auf vielversprechenden Kandidaten auf Gen- und Proteinebene wird schließlich die Wirkung von Zytokinen, Hormonen und Adipokinen auf die Knorpelhomöostase in vitro mit konventioneller Zellkultur und Knorpelorganoiden erforscht. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wollen wir die Grundlage für die Entwicklung von OA-Präventionsstrategien beim metabolischen Syndrom schaffen, die auf die relevanten Mechanismen abzielen und den subchondralen Knochen als vielversprechendes Ziel anvisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen