Biochemie und Pathobiochemie des hyalinen Gelenkknorpels

Luppa D

Institut für Sportmedizin der Universität Leipzig (Leiter: Prof. Dr. med. M. Busse)

Zusammenfassung

Luppa D. Biochemie und Pathobiochemie des hyalinen Gelenkknorpels. Klinische Sportmedizin/Clinical Sports Medicine-Germany (KCS) 2000, 1: 29-39.

Der hyaline Gelenkknorpel ist der störanfälligste Baustein innerhalb des Bewegungssystems des Menschen. Seine mecha-nischen Eigenschaften stehen in direkter Beziehung zum Wassergehalt und zur Wasserverteilung innerhalb des Knorpel-gewebes, die von der Struktur der extrazellulären Matrix abhängig sind und sich dem äußeren Belastungsdruck anpassen. Damit gelingt es dem Knorpel, sein Volumen konstant zu halten. Der Schwelldruck in jedem Knorpelareal ergibt sich aus der Summe des Hydratationswasserdrucks des an die Proteoglykane gebundenen Wassers und des osmotischen Drucks ab-züglich des entgegengerichteten Spannungsdrucks des kollagenen Netzwerks. Die Anpassungsfähigkeit jeder der drei Druckkomponenten unterliegt eigenen Gesetzmäßigkeiten und zeigt charakteristische Veränderungen im Alternsgang. Strukturell bedingte Einschränkungen bei einer der Komponenten infolge ungünstiger genetischer Disposition oder degene-rativer Prozesse können durch entsprechende Reaktionen der anderen ausgeglichen werden. In diesem Fall bleibt der Knorpel normal belastbar, aber die Grenzen der Belastungsverträglichkeit sind enger. Bei Überschreitung der Anpassungs-grenzen kommt es zur Schrumpfung oder Schwellung des Knorpelgewebes mit Einschränkungen in der Belastbarkeit. Damit wird die Entwicklung degenerativer Veränderungen begünstigt bzw. ein bereits vorliegender Schaden verstärkt. Für die Ver- und Entsorgung der Chondrozyten ist die Gelenkbewegung und der Wechsel von Be- und Entlastung lebensnotwendig. Die Chondrozyten bestimmen die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix über die Regulation von Synthese und Abbau. Sie besitzen Rezeptoren, die neben der Belastung die osmotischen Druckverhältnisse und die extrazellulären Ionenkon-zentrationen registrieren. Verhängnisvoll sind Senkung des pH-Wertes und zur Kompression des Knorpelgewebes führende Überbelastungen, wenn danach keine ausreichend langen Erholungszeiten gewährt werden. Die Chondrozyten verstärken unter diesen Bedingungen den hydrolytischen Abbau der Matrix und bewirken so eine Einengung der Grenzen der Be-lastungsverträglichkeit.

Schlüsselwörter: Belastbarkeit, Gelenkknorpel, Chondrozytenstoffwechsel, Proteoglykane, Kollagene