3D-Grafik eines Kniegelenkes in menschlichem Knie (Bild: imago/Panthermedia)
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Knorpelersatz im Knie - Neuer Knorpel: Läuft wie geschmiert

Das Knie ist eines der wichtigsten Gelenke überhaupt: Damit drehen, beugen, rotieren wir – ohne ein intaktes Gelenk ginge Fortbewegung nur unter Schmerzen. Doch was tun, wenn der schützende Gelenkknorpel Schaden nimmt? Seit Jahrzehnten tüfteln Forscher daran, siechen Knorpel zu ersetzen.

Rund 15.000 Mal täglich bewegen wir unser Knie. Das größte Gelenk unseres Körpers federt im Laufe eines Tages mehrere Tonnen Gewicht ab. Eigentlich kein Problem. Doch Unfälle, mangelnde Aktivität und Übergewicht belasten es – und führen dazu, dass der dämpfende Knorpel im Knie seine schützende Funktion verliert.

Knorpel ist ein hochspezialisiertes Gewebe, das nicht von alleine heilt. "Defekte zeigen eher die Tendenz größer zu werden und mit der Zeit noch mehr Beschwerden zu machen", sagt Prof. Tobias Winkler, der an der Charité Berlin intensiv an regenerativen Therapien für den Bewegungsapparat forscht. Wie und ob der Knorpel behandelt wird hängt davon ab, ob der Gelenkknorpel infolge einer Kniearthrose großflächig abgenutzt oder der Knorpelschaden nach Unfall oder Trauma lädiert ist.

Einzelne Defekte mit körpereigenen Knorpelzellen auffüllen

Umschriebene Knorpeldefekte – die wie Löcher in einer Schutzschicht erscheinen – füllen Orthopäden mit verschiedenen Methoden auf. Bei größeren Defekten bis zehn Quadratzentimeter transplantieren sie Betroffenen körpereigene Knorpelzellen. "Während einer arthroskopischen Gelenkspieglung entnehmen wir den Patienten zwei bis drei kleine Knorpel-Knochenzylinder  an einer unbelasteten Stelle des Kniegelenks", erklärt Winkler. Im Labor werden die Knorpelzellen oder Chondrozyten aus der Probe gelöst und vermehrt. "Die Zeit der Anzüchtung hängt von der Größe des Defekts und der Wachstumsgeschwindigkeit der Zellen ab", sagt der Gewebeforscher. "In der Regel ist nach sechs bis acht Wochen die notwendige Zellzahl erreicht." Die Zellen werden dann beispielsweise in winzige Kügelchen verpackt, sogenannte Sphäroide. In der Klinik transplantieren die Orthopäden das Gemisch ins schadhafte Gelenk.

Gute Evidenz für Knorpelzelltransplantation

Jedes Kügelchen besteht aus rund 200.000 Knorpelzellen. "Die Kügelchen haften innerhalb weniger Minuten und kleben dann am Defektgrund", erklärt Winkler. Der Körper baut die Kügelchen-Matrix ab, die Knorpelzellen wachsen ins Gelenk ein. Weil es körpereigene Zellen sind, stößt der Organismus sie nicht ab.

Zahlreiche evidenzbasierte Studien unterstützen die Überlegenheit der ACT-Methode. ACT ist die Abkürzung für (Autologous Cartilage Transplant = autologe Knorpeltransplantation) und heißt, dass dafür körpereigene Knorpelzellen verwendet werden. Die Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie (DGOU) empfiehlt die Knorpelzelltransplantation bei akuten Knorpelverletzungen im Knie seit einigen Jahren als Standardmethode.

Gelenkersatz versus Zell- und Plasmatherapien

Bei großflächigen Abnutzungserscheinungen wie bei Arthrose  transplantieren Orthopäden in der Regel noch immer ein künstliches Kniegelenk. "Es gibt bisher keine Methode, um den großflächig abgenutzten Knorpel bei einer Arthrose zu ersetzen", sagt Tobias Winkler. Ein solches Verfahren ist auch in nächster Zeit nicht absehbar, denn statt einer Verletzung, eines Unfalls oder Traumas wird die Arthrose durch ein komplexes Krankheitsgeschehens ausgelöst. "Sie ist die Folge entzündlicher Prozesse in den Gelenken", sagt Winkler. Selbst wenn es ein entsprechendes Knorpeltransplantat gäbe, wäre es schnell wieder abgebaut.

Wissenschaftler forschen daher an sogenannten Zell- und Plasmatherapien. Sie sollen den körpereigenen Knorpel anregen, sich zu regenerieren und entzündliche Abläufe in den Gelenken stoppen. Die Basis dafür hat die Grundlagenforschung geschaffen, sagt Winkler: "In den vergangenen Jahren haben wir verstanden, dass das Immunsystem nicht nur die körperliche Abwehr reguliert, sondern auch regenerative Prozesse im Körper steuert."

Bioreaktor für die Regeneration

Die Forscher injizieren beispielsweise Stammzellen und spezielle Abwehrzellen direkt ins Kniegelenk oder als Depot um das Kniegelenk. Sie sollen "böse" Immunzellen unterdrücken, welche die Entzündung im Gelenk befeuern. "Gute" Immunzellen werden durch die Therapie hochreguliert und aktiviert.

Dabei hoffen Wissenschaftler nicht darauf, dass sich Stammzellen zu Knorpelzellen differenzieren, sagt Winkler: "Wir gehen vielmehr davon aus, dass durch die Stammzellen eine Art Bioreaktor entsteht, der im Knie das optimale Milieu für regenerative Prozesse schafft." Studien zeigen zum Teil vielversprechende Ergebnisse.

Konzentriertes Gemisch

Auch die Plasmatherapie hat in den vergangenen Jahren Fortschritte gemacht. Orthopäden verabreichen den Patienten körpereigenes Plasma, der flüssige Anteil des Blutes, zusammen mit Blutplättchen. Die Mischung enthält antientzündliche und proregenerative Faktoren und hilft bei Arthrose, Schmerzen zu lindern und die Beweglichkeit zu verbessern. In der Regel benötigen die Patienten mehrere Spritzen, bis sie eine Wirkung spüren.

Ein Knorpelaufbau durch Plasmatherapie ließ sich bislang nicht nachweisen. Am besten scheint die Therapie bei einer frühen bis mittleren Arthrose anzuschlagen. Bis zu einer etablierten Therapie, die sich bei der breiten Masse der Arthrosepatienten einsetzen lässt, sei es allerdings noch ein gutes Stück Weg, betont Tobias Winkler: "Wir sind dabei herauszufiltern, welche Patienten warum von welcher Therapie am meisten profitieren."

ACT – autologe Knorpeltransplantation

Diese Methode ist für Knorpelschäden bis zu zehn Quadratzentimeter geeignet. In einer ersten OP entnimmt der Arzt von einer gesunden Stelle einen Knorpel-Knochen-Zylinder. Im Labor werden daraus Knorpelzellen gezüchtet. Nach ein paar Wochen sind genug neue Zellen gewachsen. Der Orthopäde transplantiert sie in einer zweiten OP, verpackt in Kügelchen, auf den Defekt.

Vorteil: Per ACT lassen sich auch größere Schäden ausbessern.
Nachteil: Das Knie kann mehrere Wochen bis Monate nicht vollständig belastet werden. Vollumfängliche Sportbelastung ist erst nach 9 bis 12 Monaten wieder möglich.

Mikrofrakturierung

Dies ist das häufigste Verfahren um Knorpelschäden zu behandeln. Die Methode eignet sich vor allem für tiefe, kleine Knorpelverletzungen bis zu zwei Quadratzentimeter. Der Chirurg bohrt am Grund des Knorpeldefekts Löcher bis in das Knochenmark. Austretendes Blut und Mark spült Stammzellen in den Defekt. Daraus entwickelt sich neues Knorpelgewebe. Der Heilungsprozess im Knorpel wird unterstützt.

Vorteil: Nur ein Eingriff nötig.
Nachteile: Minderwertiger Faserknorpel, der nur begrenzt haltbar ist. Teilweise Ausbildung von kleinen Knochenspitzen im neu entstehenden Knorpel.

Mosaikplastik

Sie ist geeignet für Defekte zwischen ein und drei Quadratzentimetern. Für die Mosaikplastik bolzt der Operateur Knorpel-Knochen-Zylinder von gesunden, nicht belasteten Gelenkbereichen in den Defekt. Wie viele, hängt von der Größe des Schadens ab.

Vorteile: Auch besonders tiefe, bis in den Knochen reichende Defekte lassen sich ausgleichen. Schnellste Belastbarkeit im Vergleich der drei Verfahren.
Nachteil: Der Arzt setzt neue Defekte in gesunden Knorpel, um die alte Verletzung zu behandeln.

Chondrofiller

Das ist eine neuere Methode, um begrenzte Defekte zu regenerieren. Kollagengel wird dabei in den Defekt eingespritzt und härtet aus. Der Körper lässt daraufhin Knorpelzellen einwachsen.

Vorteil: Nur ein stationärer Aufenthalt notwendig, geringes Trauma.
Nachteil: Hängt von der Regenerationsfähigkeit des Einzelnen ab. Gute wissenschaftliche Daten aus klinischen Studien fehlen bislang.

Ein Beitrag von Constanze Löffler

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