Einleitung
Forschungsaktivitäten der vergangenen 2 Dekaden zeichnen heute ein dezidierteres Bild
der Arthrose und der zugrundeliegenden Pathophysiologie. Die Arthrose wird heute als
eine biomechanische und inflammatorische Organerkrankung verstanden, die durch eine
Reihe von Faktoren, wie Gelenkdysplasie/-fehlstellung, intraartikuläre Verletzung,
Übergewicht, Synovialitis und einer geringgradigen systemischen Inflammation verursacht
durch ein metabolischen Syndrom oder Diabetes mellitus, beeinflusst wird [1]
[2]
[3]
[4].
Aus orthopädisch-unfallchirurgischer Sicht stehen zum einen präventive Maßnahmen der
operativen Versorgung mechanischer Präarthrosen wie der Hüftdysplasie, des Hüftimpingement,
der Achsfehlstellungen am Kniegelenk sowie der intraartikulären Verletzungen der Menisci,
des vorderen Kreuzbandes und des Gelenkknorpels im Vordergrund [5]. Zum anderen hat das bessere Verständnis molekularbiologischer Prozesse der gestörten
Zell-/Gelenkhomöostase und der Inflammation neben den Orthobiologika wie platelet-rich
plasma (PRP) neue Strategien der Regenerativen Medizin wie die intraartikuläre Injektion
von Zellkonzentraten und mesenchymalen Stammzellen (MSZ) hervorgebracht [6].
Pathophysiologie der Arthrose
Die strukturelle Integrität und biochemische Zusammensetzung des hyalinen Knorpels
wird durch mechanische und biochemische Reize reguliert. Durch mechanische Überbelastung,
proinflammatorische Zytokine, Alterungsprozesse oder genetische Prädisposition kommt
es zu einer Änderung der Genexpression in den Chondrozyten mit Ausschüttung proinflammatorischer
Zytokine und Matrix degradierender Enzyme [1]
[2]
[5]. Diese biochemischen Stressoren verursachen eine Proliferationsaktivität der Chondrozyten
mit Produktion knorpelunspezifischer Matrixkomponenten (Kollagen Typ I/X/Osteocalcin)
als Zeichen einer gestörten zellulären Homöostase mit zunehmender Verschiebung zu
katabolen Signalkaskaden.
Auch der subchondrale Knochen ist strukturellen Veränderungen unterworfen [7]. Durch mechanischen Stress aktivierte Osteoblasten exprimieren analog zu Chondrozyten
proinflammatorische Zytokine und Matrix-degradierende Enzyme. Zum einen kommt es hier
zu einer Reaktivierung von Umbauprozessen analog der enchondralen Ossifikation mit
Gefäßeinsproßung, Osteophyten- und Zystenbildung [8]. Zum anderen besteht ein pro-inflammtorischer Rückkopplungsmechanismus mit anderen
Gewebetypen im betroffenen Gelenk [1]
[2]
[7]. Bereits in frühen Arthrosestadien besteht häufig eine Synovialitis mit Proliferation
der Synovialzellen, Gewebehypertrophie und vermehrter Vaskularisierung [5]. Neben der Ausschüttung inflammatorischer Mediatoren und Matrix-degradierender Enzyme
durch Synovialzellen sinkt die Syntheseleistung an Hyaluronsäure und Lubricin, was
die Funktionsfähigkeit des Gelenkes weiter kompromitiert [5]
[8].
Mechanische Präarthrosen
Hüftdysplasie und Hüftimpingement
Mit Einführung der periazetabulären Osteotomie (PAO) ist heute die Möglichkeit das
dysplastische Hüftgelenk und seine Funktion beim jüngeren Patienten für einen wesentlichen
Zeitraum zu erhalten gut etabliert. Die neuesten Techniken beschäftigten sich mit
einer Kombination aus PAO und Hüftgelenkarthroskopie, um intraartikuläre Pathologien
wie Impingement Syndrom und Labrumdefekt gleichzeitig behandeln zu können. So konnte
nach 5 Jahren eine signifikante Verbesserung der Funktion und eine Schmerzreduktion
(VAS) von präoperativ 5,8 auf postoperativ 3,1 bei einem kombinierten Verfahren gezeigt
werden [9].
Die frühe arthroskopische Intervention bei gut selektionierten Patienten mit alleinigem
Hüftimpingement kann zu einer Verzögerung des Fortschreitens der Arthrose führen [10]. In einer aktuellen Metaanalyse von 1981 Hüften bei 1911 Patienten und einem mittleren
follow-up von 14 Monaten zeigten 87,7% der Patienten nach der Operation die Rückkehr
zum Sport und einen signifikanten Anstieg des Hip Outcome Score sports scale von 41,7
Punkten [11].
Achsfehlstellungen
Varus- und Valgusfehlstellungen sind die häufigsten Achsabweichungen der unteren Extremität.
Im Vordergrund stehen Varusfehlstellungen die in der Regel mit einer valgisierenden
aufklappenden Tibiakopfosteotomie therapiert werden können [12]. Valgusfehlstellungen werden in der Regel mit einer zuklappenden suprakondylären
Osteotomie behandelt. Grundprinzip bei der Varusfehlstellung ist die Verlagerung der
unphysiologisch durch das mediale Kompartiment verlaufenden Belastungslinie der unteren
Extremität in einen neutralen Bereich. Somit kann die Mehrbelastung des in der Regel
geschädigten medialen Kompartiments reduziert und die Progredienz der Arthrose gehemmt
werden [13]. Wichtig ist die richtige Indikationsstellung bei intaktem lateralen Kompartiment,
stabilem Bandapparat, gutem Bewegungsausmaß, BMI<30 und Alter möglichst<50 [12]. Bei korrekter Indikationsstellung können Überlebensraten (Endpunkt Knieprothesenimplantation)
von 73% nach 5 und 52% nach 10 Jahren erreicht werden [13]. Auch liegen 5 Jahre nach medial aufklappender HTO signifikante Verbesserungen biomechanischer
Risikofaktoren und klinischer Ergebnisse aufgrund der postoperativ verbesserten Lastverteilung
im Gelenk vor [14].
Intraartikuläre Gelenkschäden
Meniskusrekonstruktion
Der Meniskus spielt bei der Erhaltung der Gelenkintegrität eine entscheidende Rolle.
Bei einer partiellen Resektion sind die Inzidenz und das Risiko der Entstehung einer
Arthrose stark erhöht. Problematisch ist im Besonderen die partielle/komplette Resektion
des Außenmeniskus [15]. Mögliche operative Techniken für den Erhalt des Meniskus sind zum einen die Meniskusnaht
und zum anderen der Meniskusersatz. Bezüglich der Meniskusnaht hat sich gezeigt, dass
es nicht nur zu einem funktionell besseren Ergebnis als nach Meniskusteilresektion
kommt sondern auch das Risiko der Entwicklung einer Arthrose deutlich reduziert ist.
Allerdings hat die Meniskusnaht verglichen zur partiellen Resektion eine höhere Revisionsrate,
über die der Patient präoperativ aufgeklärt werden muss [16] ([Tab. 1]).
Tab. 1 Eckdaten der bis dato publizierten klinischen Studien mit Einsatz ex vivo expandierter
MSZ zur Behandlung der Arthrose
|
Publikation
|
Ursprung
|
Quelle
|
Gelenk
|
Design
|
Pathologie
|
Applikation
|
n
|
OP-Technik
|
Ergebnisse
|
|
Centeno et al. [51] (2008)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
Fallstudie
|
OA
|
Injektion
|
1
|
22,4 x 106 bMSZ+KM-Konzentrat+Plättchenlysat
|
bessere Beweglichkeit+weniger Schmerz (VAS), hoheres Knorpel-/Meniskusvolumen (MRT)
6 Monate postop.
|
|
Emadedin et al. [52] (2012)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
Fallserie
|
OA
|
Injektion
|
6
|
20–24 x 106 bMSZ (Serum)
|
Verbesserung Schmerz (VAS)+Funktion bis 1a postop.,
|
|
Orozco et al. [53] (2013)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
Fallserie
|
OA (KL II-IV)
|
Injektion
|
12
|
12–40 x 106 bMSZ (Ringerlösung)
|
Verbesserung algo-funktioneller Indices+Verbesserund der Knorpelqualität (MRT) in
11/12 Patienten 1a postop.
|
|
Jo et al. [54]
[55] (2014/2017)
|
autolog
|
Fett
|
Knie
|
prospektive Phase I+Phase II Studie
|
OA (KL II-IV)
|
Injektion
|
Phase I: 9 Phase II: 9
|
Phase I: je 3x 10 x 106 aMSZ vs 50 x 106 aMSZ vs 100 x 106 aMSZ Phase II: 9x 100 x 106 aMSZ
|
Verbesserung funktioneller Scores (WOMAC, KSS, KOOS) und Schmerzreduktion in allen
Gruppen, anhaltende Verbesserung bis 2a postop. nur mit hoher Zelldosis
|
|
Vega et al. [56] (2015)
|
allogen
|
KM
|
Knie
|
prospektiv randomisierte Studie
|
OA (KL II-IV)
|
Injektion
|
30
|
40 x 106 bMSZ (Ringerlösung) vs Hyaluronsäure
|
signifikant bessere Funktion (WOMAC)+geringerer Schmerz (VAS) in Zellgruppe bis 1a
postop.
|
|
Emadedin et al. [57] (2015)
|
autolog
|
KM
|
Knie, HüfteOSG
|
Fallserie
|
OA (KL III-IV)
|
Injektion
|
6x Knie 6x OSG 6x Hüfte
|
5 × 105 bMSZ/kg KG (Kochsalzlösung)
|
Verbesserung WOMAC+Schmerz (VAS) bis 30 Monate postop. unabhängig von behandeltem
Gelenk
|
|
Davatchi et al. [58] (2016)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
Fallserie
|
OA
|
Injektion
|
3
|
8–9 x 106 bMSZ (Serum)
|
Verbesserung klinisch-funktioneller Scores bis 6 Monate postop., anschl. schleichende
Verschlechterung bis 5 a postop.
|
|
Gupta et al. [36] (2016)
|
allogen
|
KM
|
Knie
|
prospektiv randomisierte, Placebo-kontrolierte, multizentrische, Doppelblindstudie
|
OA
|
Injektion
|
60
|
je 10x 25 x 106 bMSZ 50 x 106 bMSZ 75 x 106 bMSZ 150 x 106 bMSZ in Plasmalyte A vs 20 x Placebo (Plasmalyte A)
|
kein signifikanter Unterschied zwischen Zellgruppen und Placebo in WOMAC, Schmerz
(VAS) oder MRT 1a postop., bei Applikation von 50–150 x 106 MSZ vermehrt Kniegelenkerguss und –schmerz
|
|
Lamo-Espinosa et al. [37]
[59] (2016/2018)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
prospektiv randomisierte, Placebo kontrolierte Multicenterstudie
|
OA (KL III-IV)
|
Injektion
|
30
|
je 10x 10 x 106 bMSZ+HA vs 100 x 106 bMSZ+HA vs HA (Placebo)
|
Schmerz (VAS), klinischer Score (WOMAC) und Beweglichkeit (ROM) signifikant besser
zur Placebogruppe für hohe und niedrige Zelldosis 6 Monate postop., nach 12 Monaten
nur hohe Zelldosis signifikant besser; 12 Monate postop. Gelenkspaltweite (a.p.-Röntgen)
in der Placebogruppe im Gegensatz zur hohen Zelldosis verschlechtert 4 Jahre nach
Intervention Schmerz (VAS) und WOMAC signifikant besser in beiden Zellruppen gegenüber
Placebo, kein Unterschied zwischen hoher und niedriger Dosis
|
|
Pers et al. [38] (2016)
|
autolog
|
Fett
|
Knie
|
prospektive, bizentrische Phase I/II Studie
|
OA (KL III-IV)
|
Injektion
|
18
|
je 6x 2 x 106 aMSZ 10 x 106 aMSZ 50 x 106 aMSZ (Kochsalzlösung)
|
Verbesserung klinischer Score (WOMAC)+Schmerzniveau (VAS) in allen Gruppen 6 Monate
postop., signifikante+höchste Responderrate (OMERACT) Ergebnisse nur mit der niedrigen
Zelldosis, keine SAEs
|
|
Soler et al. [60] (2016)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
prospektive Phase I/II Studie
|
OA (KL II-III)
|
Injektion
|
15
|
40 x 106 bMSZ
|
Verbesserung algo-funktioneller Indices+Verbesserung der Knorpelqualität (MRT) bis
2a postop.
|
|
Al-Najar et al. [61] (2017)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
prospektive Phase I Studie
|
OA (KL II-III)
|
Injektion
|
13
|
2 Dosen a 30.5 x 106 bMSZ im Abstand von 4 Wochen
|
keine SAEs, milde Schwellung und Schmerz nach Injektion in 3 Fällen; signifikante
Verbesserung KOOS 2 a postop. und signifikante Verbesserung Knorpeldicke 1 a postop.
|
|
Matas et al. [62] (2018)
|
allogen
|
Nabel-schnur
|
Knie
|
kontrollierte, prospektiv randomisierte Doppelblindstudie Phase I/II
|
OA (KL II-III)
|
zweimalige Injektion
|
27
|
1x 20 x 106 hUC-MSZ (n=9) vs 2x 20 x 106 hUC-MSZ (n=9) Vs 2x HA (n=8)
|
keine SAEs, zweimalige intraartikuläre Zellinjektion mit signifikant geringerem Schmerz
(VAS) und Besserer Funktion (WOMAC) gegenüber HA 12 Monate postop., kein Unterschied
im MRT
|
|
Bastos et al. [63] (2018)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
prosepektiv randomisierte Vergleichstudie
|
OA (Dejour 2–4)
|
Injektion
|
18
|
je 9x bMSZ vs bMSZ+PRP (Zellzahl nicht definiert)
|
KOOS in beiden Gruppen 12 Monate postop. signifikant verbessert, kein Unterschied
im Gruppenvergleich – kein zusätzlicher Effekt durch PRP
|
|
Emadedin et al. [64] (2018)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
Placebo-kontrollierte, prospektiv randomisierte, Doppelblindstudie Phase I/II
|
OA (KL II-IV)
|
Injektion
|
43
|
19x 40 x 106 bMSZ vs 24x Kochsalzlösung
|
WOMAC Subskala für Schmerz+Funktion sowie schmerzfreie Gehstrecke signifikant besser
in bMSZ Gruppe 6 Monate postop., keine SAEs
|
|
Shadmanfar et al. [65] (2018)
|
autolog
|
KM
|
Knie
|
Placebo-kontrollierte, prospektiv randomisierte, Doppelblindstudie
|
OA (KL II-IV) bei Vorliegen rheumatoide Arthritis nach ACR Kriterien
|
Injektion
|
30
|
je 15x 42 x 106 bMSZ vs Kochsalzlösung
|
keine adverese events, kein signifikanter Unterschied im Gruppenvergleich bzgl. WOMAC,
Schmerz (VAS), schmerzfreier Gehstrecke und laborchemischer Entzündungsparameter (CRP,
BSG)
|
|
Song et al. [66] (2018)
|
autolog
|
Fett
|
Knie
|
prospektive Phase I Studie
|
OA
|
dreimalige Injektion
|
|
je 6x 10 x 106 aMSZ vs 20 x 106 aMSZ vs 50 x 106 aMSZ
|
alle Dosen mit Verbesserung Schmerz (VAS), Funktion und Knorpelvolumen nach 96 Wochen;
Zellgruppe mit höchster Dosis zeigt die besten Ergebnisse
|
|
Lee et al. [39] (2019)
|
autolog
|
Fett
|
Knie
|
kontrollierte, prospektiv randomisierte Doppelblindstudie Phase IIb
|
OA (KL III-IV)
|
Injektion
|
24
|
12 x 100 x 106 aMSZ vs 12x Kochsalzlösung
|
signifikante Verbesserung WOMAC nach 6 Monaten nur in Zellgruppe, MRT in Zellgruppe
unverändert aber Progredienz der Degeneration in Kontrollgruppe
|
|
Lu et al. [67] (2019)
|
autolog
|
Fett
|
Knie
|
kontrollierte, prospektiv randomisierte Doppelblindstudie Phase IIb
|
OA (KL I-III)
|
Injektion
|
53
|
27x 50 x 106 aMSZ vs 26x HA
|
signifiikant besserer WOMAC, Schmerz (VAS) und SF-36 nach 6 und 12 Monaten in beiden
Gruppen, mit aMSZ mehr Patienten mit mind. 50–70% Verbesserung, höheres Knorpelvolumen
in der Zellgruppe nach 12 Monaten
|
|
Khalifeh Soltani et al. [68] (2019)
|
allogen
|
Plazenta
|
Knie
|
Placebo-kontrollierte, prospektiv randomisierte Doppelblindstudie
|
OA (KL III-IV)
|
Injektion
|
20
|
je 10x 50–60 x 106 hUC-MSZ vs Kochsalzlösung
|
keine signifikanten Unterschiede KOOS Schmerz (VAS) und ROM im Gruppenvergleich nach
6 Monaten
|
Für den Meniskusersatz gibt es gegenwärtig kein in der Breite anwendbares Verfahren
mit wissenschaftlichem Nachweis der Wirksamkeit. Die Verwendung als prophylaktische
Maßnahme nach Meniskusverlust ist daher Fällen mit hoher Wahrscheinlichkeit einer
Arthroseentwicklung vorbehalten, z. B. einem vollständigen Außenmeniskusverlust. Am
ehesten ist die Indikation eher bei jüngeren, symptomatischen Patienten mit leichten
Sekundärveränderungen zu sehen [17].
Vordere Kreuzbandruptur
Die Ruptur des vorderen Kreuzbandes (VKB) ist für die meist jungen und sportlich anspruchsvollen
Patienten eine ernstzunehmende Verletzung mit möglichen Langzeitkomplikationen, wie
Funktionseinschränkungen, posttraumatischer Arthrose und reduzierter Lebensqualität
[18]. Man weiß heute, dass Patienten bei denen eine isolierte vordere Kreuzbandruptur
nicht operativ versorgt wurde ein signifikant höheres Risiko vorliegt (im Vergleich
zu einer gematchten Gruppe ohne Ruptur) sekundär einen Meniskusriss und eine Arthrose
zu entwickeln sowie ein künstliches Kniegelenk implantiert zu bekommen [19]. Ob jedoch die Rekonstruktion des VKB zu einer signifikanten Reduktion des Arthroserisikos
führt ist allerdings bisher immer noch nicht abschließend geklärt [18].
Fokale Knorpeldefektrekonstruktion
Fokale Gelenkknorpeldefekte sind häufig und haben unbehandelt, insbesondere bei jüngeren
Patienten, eine erhöhte Inzidenz für die Entstehung einer Arthrose. Die Therapie mit
knorpelrekonstruktiven Verfahren, wie z. B. der autologen Chondrozytentransplantation
(ACT) hat zum Ziel den Knorpeldefekt zu reparieren und die Arthroseentstehung zu vermeiden
[20]. Bisher beschränkten sich die Techniken auf die Auffüllung des Defektes mit einem
lokalen Knorpelregenerat, hierdurch wird jedoch die biologische Umgebung im Kniegelenk
selbst nicht maßgeblich beeinflusst. Die Gelenkhomöostase nimmt aber eine Schlüsselrolle
auf dem Weg zu einer erfolgreichen Knorpelrekonstruktion ein [21]
[22]. Aus diesem Grund werden zunehmend Methoden untersucht die es ermöglichen eine gestörte
Gelenkhomöostase nachhaltig als Augmentation herkömmlicher Knorpelrekonstruktionstechniken
im arthrotisch-inflammatorisch veränderten Gelenk zu beeinflussen [6]
[22]. Mögliche Optionen für die biologische Augmentation der Gelenkknorpelrekonstruktion
sind u. A. die additive Applikation (Injektion) von Wachstumsfaktoren, Plättchenkonzentraten
sowie Zellkonzentraten oder ex vivo expandierten mesenchymalen Stammzellen (MSZ) [6]
[23].
Als additive Applikation wurde die Small Vascular Fraction (SVF) bei einer Mikrofrakturierung
von Patienten mit Arthrose Stadium Kellgren II-III eingesetzt. Die Kontrollgruppe
ohne SVF zeigte nach 18 Monaten signifikant schlechtere Funktions- (WOMAC) und Schmerzwerte
(VAS) verglichen mit Patienten die mit einer Mikrofrakturierung in Kombination mit
einer SVF Applikation behandelt wurden [24]. Wong et al. führten an insgesamt 56 Patienten mit einer Varusgonarthrose eine valgisierende
Tibiakopfumstellung mit arthroskopischer Mikrofrakturierung durch. Drei Wochen postoperativ
wurde an 28 Patienten eine intraartikulare Injektion mit 14 x 106 expandierten MSZ (in HA) durchgeführt, die anderen 28 Patienten erhielten lediglich
eine HA-Injektion. Ein Jahr nach der Injektion zeigte die Zellgruppe einen signifikant
besseren IKDC-, Tegner- und Lysholm, sowie einen besseren MOCART Score [25].
Regenerative Therapieverfahren
Wachstumsfaktoren
Wachstumsfaktoren spielen eine entscheidende Rolle in der orchestralen Regulierung
der Zellinteraktionen von Chondrozyten und MSZ. In Bezug auf den hyalinen Gelenkknorpel
sind z. B. TGF-ß1, IGF-1 und FGF-2/18 in ihrer Bedeutung hervorzuheben. Verfügbare
klinische Daten stammen aus Studien zur Behandlung der Gonarthrose durch intraartikuläre
Injektion von rekombinanten Wachstumsfaktoren, wie z. B. FGF-18 und BMP-7. Es konnte
eine Verzögerung von degenerativen Prozessen im betreffenden Gelenk demonstriert werden,
die limitierte Datenlage lässt jedoch derzeit keine weitreichenden Schlussfolgerungen
zu [22].
Platelet rich plasma (PRP)
Platelet rich plasma kann durch Zentrifugation aus autologen Vollblut gewonnen und
einzeitig eingesetzt werden. Es enthält einerseits Wachstumsfaktoren, wie PDGF, TGF-ß1
oder FGF und andererseits verschiedene microRNAs die in die Regeneration mesenchymaler
Gewebe involviert sind. In experimentellen präklinischen Untersuchungen konnte für
PRP eine chemotaktische Wirkung auf mesenchymale Stammzellen, sowie ein anti-inflammatorischer
und -apoptotischer Einfluss nachgewiesen werden [23]. Im Vergleich einer einmaligen und einer 2-maligen intraartikulären PRP-Injektion
in arthrotische Kniegelenke konnten Patel et al. eine signifikante Schmerzreduktion
(VAS) gegenüber einer Placebo-Injektion (Kochsalz) 6 Monate postoperativ für beide
Behandlungsformen zeigen. Dementsprechend waren 6 Monate nach PRP-Injektion signifikant
mehr Patienten mit der Behandlung zufrieden als nach Placebo-Injektion [26]. In einer Metaanalyse von 10 (nicht-) randomisierten Studien konnte zusammenfassend
eine signifikant höhere Schmerzreduktion und Funktionsverbesserung durch PRP-Behandlung
der Gonarthrose im Vergleich zur Behandlung mit einem Placebo oder HA gezeigt werden.
Aufgrund des hohen Verzerrungspotenzials der untersuchten Studien wird die Evidenzstärke
jedoch generell als limitiert bis moderat eingestuft [27].
Zellkonzentrate
Zellkonzentrate können intraoperativ aus Knochenmark- oder Lipoaspiraten durch Zentrifugation
hergestellt und einzeitig verwendet werden. Es handelt sich hierbei um heterogene
Zellpopulationen unterschiedlicher Vorläuferzellen und Wachstumsfaktoren, wobei der
eigentliche Anteil von MSZ äußerst gering und variabel ist (0,001–0,01%) [28]. Beispiele hierfür sind:
Konzentriertes Knochenmarkaspirat – BMAC (Bone Marrow Aspirate Concentrate)
Durch Zentrifugation werden rote Blutzellen, Granulozyten, unreife myeloische Vorläuferzellen
und Thrombozyten eliminiert. In dem Zentrifugat lassen sich neben mesenchymalen und
hämatopoetischen Vorläuferzellen unterschiedlich hohe Konzentrationen an Wachstumsfaktoren
wie PDGF, TGF-ß, BMP-2/7 und IL-1 RA nachweisen [28]. Eine Metaanalyse von Chala et al. fasst die Ergebnisse des BMAC Verfahrens für
die Behandlung von fokalen, chondralen Defekten und der Arthrose zusammen [29]. Bei der Injektion von BMAC bei Patienten mit Gonarthrose zeigte sich eine Reduktion
der Schmerzen sowie eine Verbesserung der Gelenkfunktion, v. a. wenn die Injektion
im Rahmen einer milden bis moderaten Arthrose (Kellgren-Lawrence II) erfolgte [30]
[31]. In einer weiteren Studie konnte durch eine singuläre BMAC-Injektion mit durchschnittlich
4,5 x 106 kernhaltiger Zellen eine signifikante Verbesserung der Kniegelenkfunktion und eine
Verringerung des Ausmaßes an degenerativen Veränderungen am Kniegelenk anhand Nativröntgen
und MRT nachgewiesen werden [32].
Lipoaspirat - SVF (Stromal Vascular Fraction)
Die SVF lässt sich aus aspiriertem Fettgewebe (z. B. Bauchdecke) gewinnen und besteht
aus einer heterogenen Zellpopulation mit mesenchymalen Vorläuferzellen, Präadipozyten,
endothelialen Zellen, Perizyten, T-Zellen, Makrophagen sowie einer Vielzahl von Wachstumsfaktoren
[33]. Je nach Anbieter beinhaltet das Verfahren einen Waschschritt, eine enzymatische
Verdauung oder eine mechanische Zerkleinerung mit anschließender Zentrifugation und
Resuspension der Zellen und benötigt zwischen 60 min bis 24 Stunden zur Herstellung.
Die Interpretation der klinischen Ergebnis in den bis dato publizierten Studien ist
problematisch da häufig mehrere Techniken kombiniert wurden (z. B. SVF plus PRP oder
plus HA), eine geringe Fallzahl beobachtet wurde oder keine Kontrollgruppe vorhanden
war [33]. Die intraartikuläre Injektion von SVF zur Therapie der Gonarthrose (Kellgren-Lawrence
II-III) wurde an 30 Patienten nach einer arthroskopischen Lavage von Ko et al. durchgeführt.
Die klinischen Ergebnisse nach 12 Monaten zeigten bei allen Patienten eine deutliche
Besserung der Schmerzen und der Funktion, zusätzlich wird eine Verbesserung des Knorpelstatus
in der Kontrollarthroskopie beschrieben [34].
Ex vivo expandierte mesenchymale Stammzellen (MSZ)
MSZ liegen als Zellpopulation in Geweben mesodermalen Ursprungs vor und können unter
bestimmten Voraussetzungen in adulte Zelltypen der unterschiedlichen mesodermalen
Gewebe differenzieren. MSZ vermitteln insbesondere auch immun-modulatorische und anti-inflammatorische
Effekte entweder durch direkten Zell-Zell Kontakt oder parakrine Mechanismen. Allerdings
ist die Verwendung expandierter MSZ zeit- und kostenintensiv und erfordert ein 2-zeitiges
Behandlungsschema [6]
[35].
Disseminierte Knorpeldefekte im Rahmen der Arthrose können durch Zellträger-assozierte
Verfahren nicht adressiert werden. Hier bietet sich die Applikation der MSZ durch
eine intraartikuläre Injektion an. In einer prospektiv randomisierten Doppelblindstudie
an 60 Patienten mit Gonarthrose verglichen Gupta und Mitarbeiter die intraartikuläre
Injektion von 25, 50, 75 und 150 x 106 allogenen bMSZ mit einer Placebopruppe. Im Vergleich zur Placebogruppe ergab sich
für keine der Zelldosen eine signifikante Verbesserung bezüglich algo-funktioneller
Scores (VAS, WOMAC) oder in der MRT-Bildgebung [36]. In einer Phase I/II Studie an 30 Patienten mit Gonarthrose erwies sich die intraartikuläre
Injektion von 10 und insbesondere 100 x 106 autologen aus dem Knochenmark gewonnenen mesenchymalen Stammzellen (bMSZ) in Hyaluronsäure
(HA) deutlich überlegen bezüglich funktioneller Scores (WOMAC) und dem Schmerzniveau
(VAS) gegenüber einer alleinigen HA-Injektion bis 12 Monate postoperativ. Unter der
Applikation von 100 x 106 MSZ sistierte die vorliegende Arthrose im Nativröntgen und MRT im Vergleich zur Placebogruppe
[37]. Die Autoren führten im Rahmen des EU-geförderten Forschungsprojektes „ADIPOA“ eine
binationale Phase I Studie an 18 Patienten mit fortgeschrittener Gonarthrose (Kellgren-Lawrence
III-IV). Die ersten 6 Patienten erhielten 2 x 106 (niedrige Dosis) aus dem Bauchfett gewonnene mesenchymale Stammzellen (aMSZ), die
folgenden 6 Patienten erhielten 10 x 106 aMSZ (mittlere Dosis) und die abschließende Gruppe wurde mit 50 x 106 aMSZ behandelt. Sowohl der WOMAC Score als auch der Kniegelenkschmerz (VAS) 3 bzw.
6 Monaten nach erfolgter aMSZ Injektion verbesserte sich in allen 3 Gruppen im Vergleich
zu den Ausgangswerten, signifikant jedoch nur unter der niedrigen Dosis (2 x 106 aMSZ). Gemessen an den Responderkriterien der OARSI/OMERACT-Richtlinien wies die
Gruppe mit der niedrigen Dosis mit 80% die höchste Responderrate auf. Dies lässt sich
im Wesentlichen dadurch erklären, dass bei den Patienten mit der niedrigen Dosis das
Ausgangsschmerzniveau am höchsten war und damit der größte therapeutische Effekt erreicht
wurde [38]. In einer kürzlich veröffentlichten prospektiv randomisierten, doppelt verblindeten,
Studie verglichen Lee et al die singuläre Injektion von 100 x 106 aMSZ gegenüber einer Injektion mit Kochsalzlösung in Patienten mit Gonarthrose (Kellgren
Lawrence Grad 2–4). Sechs Monate nach Injektion lag ein signifikant verbesserter WOMAC
Score in der Zellgruppe bei unverändertem Wert in der Kontrollgruppe vor. MR-tomograpisch
zeigte sich der Grad der degenerativen Veränderungen 6 Monate nach Injektion der aMSZ
unverändert, in der Kontrollgruppe konnte ein Fortschreiten der Degeneration beobachtet
werden [39].
Chondroprotektiva
Für intraartikulär injizierte Hyaluronsäure wird ein 2-teiliger Wirkmechanismus im
Gelenk postuliert. Zum einen die Verbesserung des Gleitverhaltens und der stoßdämpfenden
Eigenschaften und zum anderen die Stimulierung der endogenen Hyaluronsäureproduktion
durch Rezeptorbindung an synoviale Fibroblasten [40]. Eine Cochrane Analyse von 2006 untermauert generell die Wirksamkeit einer HA-Injektion
gegenüber einer Placebobehandlung. Wobei die Verbesserung von Knieschmerz und -funktion
5–13 Wochen nach der letzten Injektion am stärksten ausfiel und eine Symptomverbesserung
über 6 Monate gezeigt werden konnte. Gegenüber einer Behandlung mit nicht-steroidalen
Antiphlogistika zeigte sich eine vergleichbare Wirksamkeit, im Vergleich zu einer
intraartikulären Injektion von Kortisonderivaten lag eine längere Wirkdauer bei späterem
Wirkungseintritt vor [41]. Die kommerziell verfügbaren HA-Produkte unterscheiden sich hinsichtlich der HA-Konzentration,
des Molekulargewichtes (ca. 500–6000 kDa), und der Anzahl der Injektionen einer Behandlungseinheit
(1–5 Injektionen). Dies kann die Heterogenität der klinischen Effekte verschiedener
Produkte und der klinischen Ergebnisse unterschiedlicher Studien erklären. Ein aktueller
systemischer Review zeigt keinen signifikanten Unterschied des klinischen Ergebnisses
im Vergleich verschiedener HA-Produkten mit Behandlungseinheiten von einmaliger bis
fünfacher Injektion [42]. In einer retrospektiven Datenbankanalyse konnten Abbott et al. zeigen das eine
Behandlungseinheit mit intraartikulärer HA den Zeitpunkt für einen künstlichen Gelenkersatz
im Mittel um 202 Tage verzögert, bei Patienten mit 4 oder mehr Behandlungseinheiten
um 2,2 Jahre im Vergleich zu Patienten die keine HA erhalten hatten [43] ([Abb. 1]).
Abb. 1 Präarthrotische Erkrankungen des Hüft- und Kniegelenkes und mögliche Therapieoptionen.
a Hüftgelenksdysplasie I° nach Crowe links und a Z.n. periaztabulärer Osteotomie nach Ganz rechtes Hüftgelenk, b CAM-Impingement rechtes Hüftgelenk und c Z.n. arthroskopischer Abtragung mit physiologischer Rekonturierung des Schenkelhalses,
d femorale bedinge Valgusfehlstellung des rechten Kniegelenkes und e Z.n. medialer, femoral zuklappender Umstellungsosteotomie mit Korrektur der Beinachse,
f 3 x 1,5 cm Knorpeldefekt der medialen Femurkondyle und g Z.n. matrixbasierter ACT mit einem Kollagen I-Hydrogel (CaReS).
Für die orale Aufnahme von Glucosamin und/oder Chondroitinsulfat, als Bestandteil
der extrazellullären Matrix von hyalinem Gelenkknorpel kann in Metaanalysen weder
eine analgetische noch eine die Knorpelstruktur modifizierende Wirkung nachgewiesen
werden [44]. Fransen et al. konnten in einer doppelt verblindeten, Placebo kontrollierten Studie
mit 605 Gonarthrosepatienten keinen signifikanten Unterschied im Hinblick auf die
Schmerzreduktion zwischen der Einnahme von Glucosamin und/oder Chondroitinsulfat im
Vergleich zur Placebogruppe in einem 2 Jahres Zeitraum zeigen [45].
Endoprothetik
Im Focus der Endoprothetik steht die Knieendoprothetik. Trotz vieler Innovationen
bzgl. Langlebigkeit der Implantate und höherer Präzision der Verfahren, wie Navigation
und patientenspezifische Schnittblöcke, ist die Zahl der unzufriedenen Patienten mit
10–20% nach künstlichen Kniegelenkersatz in den letzten Jahren nicht geringer geworden
[46]. Auch individuell angefertigte Implantate zeigen zwar wie die Navigation eine bessere
Passgenauigkeit und Korrektur der Beinachse mit weniger „Ausreißern“, eine Überlegenheit
im klinischen Ergebnis und der Patientenzufriedenheit konnte bisher jedoch nicht nachgewiesen
werden [47]
[48]. Intensiv beforscht werden derzeit Roboter-gestütze Techniken [49]. Sie bieten die Möglichkeit, zu Beginn der Operation die Weichgewebestabilität und
-spannung einzubeziehen und somit den präoperativen Plan an die individuelle Situation
des Patienten anzupassen. Erste vergleichende Untersuchungen zwischen Roboter-gestützten
Systemen und konventionell implantierten Knieprothesen zeigen eine bessere Korrektur
der Beinachse und tendenziell bessere klinische Ergebnisse bis zu einem Jahr postoperativ
[50]. Langzeitergebnisse und größere Fallzahlen sind jedoch nötig um diese Ergebnisse
zu bestätigen [49].
Schlussfolgerung und Ausblick
Die Arthrose wird heute als eine biomechanische und inflammatorische Organerkrankung
angesehen. Die Korrektur biomechanischer Präarthrosen sowie die Versorgung traumatischer
intraartikulärer Gelenkschäden haben die Prävention bzw. das Hinauszögern der Arthroseentstehung
zum Ziel. Am Hüftgelenk spielen diesbezüglich die periazetabuläre Osteotomie bei Hüftdysplasien
und die arthroskopische Therapie des Hüftimpingements eine entscheidende Rolle. Am
Kniegelenk stehen die kniegelenknahen Osteotomien zur Korrektur von Achsfehlstellungen,
die Meniskusnaht bei Meniskusrissen, der Ersatz des vorderen Kreuzbandes bei Rupturen
sowie die Versorgung fokaler Gelenkknorpelschäden mit einer ACT im Vordergrund. In
den letzten Jahren konnten zu den genannten operativen Eingriffen wichtige neue Erkenntnisse
bzgl. der korrekten Indikationsstellung und der Verbesserung der Operationstechnik
gewonnen werden. Auch bestätigt die aktuelle Datenlage, dass durch diese Verfahren
die Entstehung der Arthrose in der Regel signifikant hinausgezögert werden kann.
Seitens der regenerativen Therapien hat die Zelltherapie das größte therapeutische
Potenzial. Hier sind derzeit Zellkonzentrate und expandierte MSZ in der klinischen
Erprobung. Zellkonzentrate unterscheiden sich bzgl. der Zell- und Wachstumsfaktoranreicherung
teils erheblich. Trotz einer steigenden Anzahl an Publikation über den Einsatz von
Zellkonzentraten und expandierten MSZ gibt es bis dato nur wenige randomisierte klinische
Studien. Ein Vergleich dieser Studien wird durch eine hohe Diversität bzgl. unterschiedlicher
Parameter wie der Zellquelle und dem Herstellungsprozess erschwert. Eine Aussage über
die Wirksamkeit der Zelltherapie ist deshalb zum jetzigen Zeitpunkt nicht möglich.
Hinsichtlich des Einsatzes von Chondropotektiva (HA, PRP, Glucosamin- und Chondroitinsulfat)
stellt sich immer noch eine sehr heterogene Datenlage dar, sodass eine abschließende
Beurteilung der Wirksamkeit insbesondere im Hinblick auf die Variabilität der unterschiedlichen
Produkte nicht getroffen werden kann. Innovationen im Bereich der Endoprothetik beziehen
sich im Besonderen auf die Knieendoprothetik, wobei neue Roboter-assistierte Verfahren
Hoffnungsträger für eine optimierte Versorgungsqualität und Patientenzufriedenheit
sind.
Das ADIPOA Projekt wurde gefördert durch das Horizon 2020 Innovationsprogramm der
Europäischen Union (Grant No. 643809, Adipoa-2).