Multiparameter-Untersuchungen zur Heterogenität der synovialen Entzündungsreaktion bei Gonarthrose

Abstract

Entzündliche Aktivierung der Gelenkhaut (Synovialitis) in Arthrose-Gelenken ist häufig, verstärkt Knorpelschäden und beeinträchtigt die Gelenkfunktion. Vorangehende Untersuchungen der Synovialflüssigkeit und histologische Analysen des Synovialgewebes arthrotischer Gelenke lieferten Hinweise darauf, dass Synovialitis bei verschiedenen Patienten inhomogen verläuft. Ziel dieser experimentellen medizinischen Dissertation war die Phänotypisierung der entzündlichen synovialen Gewebereaktion bei Gonarthrose mittels Multiparameter-Analyse. Als Untersuchungsmaterial diente Synovialgewebe von 35 Arthrose-Patienten, das bei Kniegelenkersatz-Operationen entnommen worden war. Die zelluläre Zusammensetzung der Gelenkhaut und Produktion löslicher Proteine durch synoviale Zellen wurden mittels Durchflusszytometrie und Multiplex-ELISA untersucht. Tests zur Optimierung des enzymatischen Gewebeverdaus zeigten, dass aggressivere Zersetzung die Zellausbeute und die Färbung von Fibroblasten für durchflusszytometrische Analysen verbesserte, die Färbung von CD4 auf T-Zellen und CD56 auf Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) hingegen negativ beeinflusste. Analysen der zellulären Zusammensetzung der Synovialis ergaben eine hoch variable Infiltration von T-Zellen (0-43 %). Zudem wurden Fibroblasten-Subpopulationen gefunden, die mit verschiedenen hämatopoetischen Zellgruppen wie Makrophagen und T-Zellen korrelierten. Die Menge an synovialem IL-6 variierte beträchtlich zwischen Spendern. Alle nachgewiesenen Zellpopulationen trugen zur IL-6-Produktion bei, insgesamt dominierten aber die Fibroblasten. Innerhalb der mesenchymalen Zellgruppe stellten die CD90 und CD34 exprimierenden Subpopulationen die stärksten IL-6-Produzenten dar. Die Freisetzung von IL-6, IL-8, Komplementfaktor D (CFD) und IL-10 korrelierte positiv mit der Zelldichte im Gewebe. Darüber hinaus waren hohe Anzahlen an CD8+ T-Zellen mit der Freisetzung von Retinol-bindendem Protein 4 (RBP4) und CCL2-Produktion assoziiert. Die Kombination aus Durchflusszytometrie- und Multiplex-Daten diente schließlich dazu, mittels Cluster-Analysen patientenspezifische Entzündungscluster zu identifizieren. Diese Studie präsentiert einen neuartigen Ansatz zur Phänotypisierung der synovialen Entzündungsreaktion bei Gonarthrose. Weiterführende Untersuchungen können dabei helfen, neue Erkenntnisse über die der Arthrose zugrunde liegenden Krankheitsmechanismen und Patientenheterogenität zu gewinnen. Längerfristig kann dies die Entwicklung von Arthrose-Biomarkern und patientenspezifischen Therapieansätzen vorantreiben.