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Fragestellung: Intraartikuläre Läsionen von bradytrophen Geweben wie Meniskus, Bändern und Knorpel gehen oftmals mit insuffizienten oder nur verzögerten endogenen Reparaturmechanismen einher. Auch die chirurgische Rekonstruktion dieser Strukturen wird durch die beschränkte Proliferations- und Synthesefähigkeit der entsprechenden Zellenpopulationen limitiert. Vorausgehende Studien zeigten die herausragende Bedeutung eines optimalen Gewebe-pH-Werts auf Organfunktion und reparative Kapazität an unterschiedlichen Organsystemen. Im Bezug auf intraartikuläre Läsionen existieren hierzu allerdings aktuell keine systematischen Untersuchungen. In der vorliegenden Studie untersuchten wir den Einfluss des synovialen pH-Wertes auf die Proliferationsfähigkeit und Kollagen-I-Synthese von primären humanen Meniskozyten.

Methodik: Es wurde der pH-Wert der Synovialflüssigkeit von 48 Kniegelenken gemessen. Die zugrunde liegenden Pathologien gliederten sich in 18 Gonarthrosen, 19 akute Innen- oder Außenmensikusrupturen und 11 vordere Kreuzbandrupturen. Primäre humane Meniskozytenkulturen (n=6) wurden aus Biopsaten von Innenmenisken gewonnen. Das durchschnittliche Spenderalter betrug 56 Jahre (45 bis 63). Das Wachstumsverhalten wurde durch Messung von BrdU- und MTT-Aufnahme gemessen. Der Einfluss auf die Kollagen-I-Synthese wurde durch quantitative PCR ermittelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Der durchschnittliche pH-Wert der Synovialflüssigkeit aller untersuchter Kniegelenke betrug 7.29 (SD±0.32). Der Durschnittswert der arthrotischen Synoviaproben betrug 7.28 (6.91 bis 7.62, SD±0.23), der bei akuten Meniskusrupturen 7.26 (6.8 bis 7.8, SD±0.29) und der durschnittliche pH-Wert der Synovialflüssigkeit nach Ruptur des vorderen Kreuzbandes betrug 7.34 (6.41 bis 8.21, SD±0.49). Das Wachstumsverhalten der Meniskozyten zeigte maximale Proliferationsraten bei einem pH-Wert von 7.5. Bereits eine Senkung des pH-Wertes um 0.2 auf 7.3 führte zu einer signifikanten Reduktion der gemessenen Proliferation (BrdU p<0.001, MTT p<0.05) sowie der Kollagen-I-Expression. Eine Erhöhung auf pH-Werte über 7.7 führte ebenfalls zu einer signifikanten Reduktion der Proliferationsrate (BrdU p<0.05, MTT p<0.05) und Kollagen-I-Synthese.

Der pH-Wert der Synovialflüssigkeit zeigt bei unterschiedlichen Kniebinnenschäden eine hohe Variationsbreite. In vitro konnte im Rahmen dieser Studie gezeigt werden, dass bereits geringe Abweichungen des pH-Wertes zu einer Reduktion der Proliferation und Kollagen-I-Synthese führen und somit von einer reduzierten Reparationsfähigkeit ausgegangen werden kann. Zukünftige regenerative Therapieverfahren sollten ein, für biologische Prozesse optimales, Gelenkbinnenmilieu schaffen, hierbei muss auch der intraartikuläre pH-Wert berücksichtigt werden.