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Aus der Orthopädischen Klinik und Poliklinik des
Waldkrankenhauses
St. Marien Erlangen der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg Vorstand: Professor Dr. med. Raimund Forst
Durchgeführt in der
Orthopädisch – Unfallchirurgischen Klinik Wichernhaus des
Krankenhauses Rummelsberg/Schwarzenbruck
Ehemaliger Ärztlicher Direktor: Professor Dr. med. Günther
Zeiler
Der Krankheitsverlauf der Gelenkzerstörung bei der
rapide destruierenden Coxarthrose
im Vergleich zur hypertroph sklerosierenden Coxarthrose
Inaugural – Dissertation
zur Erlangung der Doktorwürde
der Medizinischen Fakultät
der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen – Nürnberg
Vorgelegt von
Dietmar Josef Thomas
aus Langenaltheim
-
Gedruckt mit Erlaubnis der Medizinischen Fakultät der
Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg Dekan: Prof. Dr. J. Schüttler
Referent: Prof. Dr. G. Zeiler
Korreferent: Prof. Dr. R. Forst
Tag der mündlichen Prüfung: 23. November 2009
-
GLIEDERUNG Zusammenfassung
......................................................................
1 Summary …………………………………………………………….. 3 1. Einleitung und
Aufgabenstellung ………………………………. 5
1.1 Grundlegende Pathomechanismen der Osteoarthrose…………….. 5 1.2
Osteoarthrose des
Hüftgelenks.......................................................
8 1.3 Aufgabenstellung
...........................................................................
10
2. Material und
Methoden............................................................11
2.1 Patientengut und Untersuchungsmaterial
...................................... 11 2.2 Gewebeasservierung
und Prozessierung ...................................... 12 2.3
Histologische Techniken
................................................................ 13
2.4
Immunhistochemie.........................................................................
13
3. Ergebnisse
..............................................................................15
3.1 Klinischer Krankheitsverlauf und Symptomatik
.............................. 15 3.2 Laborchemische Befunde
.............................................................. 17
3.3 Nativradiologische Befunde
........................................................... 18 3.4
Mikroradiographische Befunde
...................................................... 25 3.5
Histopathologische und immunhistochemische Befunde ...............
27 3.5.1 Hypertroph sklerosierende Coxarthrose
..................................... 27 3.5.2 Rapide destruierende
Coxarthrose ............................................. 31
4. Diskussion
...............................................................................38
4.1 Historische
Einordnung..................................................................
38 4.2 Epidemiologie, klinische Symptomatik und Krankheitsverlauf
....... 43 4.3 Bedeutung laborchemischer Befunde
............................................ 46 4.4 Interpretation
und klinische Konsequenzen der radiologischen und
mikroradiographischen
Ergebnisse............................................... 49 4.5
Pathogenetische und strukturelle Besonderheiten der rapide
destruierenden
Coxarthrose......................................................
54
5. Literatur
...................................................................................60
6. Abkürzungen
...........................................................................68
7. Verzeichnis der
Veröffentlichungen.........................................69 8.
Danksagung
............................................................................70
9.
Lebenslauf...............................................................................71
-
1
Zusammenfassung Hintergrund und Ziele Die rapide destruierende
Coxarthrose (RDC) führt meist innerhalb eines
Jahres zu einer äußerst schmerzhaften Destruktion des
Hüftgelenks. Im
Rahmen der Erstkonsultation findet sich häufig ein
unauffälliger
radiologischer Befund, welcher sich bis zum Zeitpunkt der
Operation zu
einem Verlust des Gelenkspalts mit kortikaler Erosion und
atropher
Knochenreaktion bis hin zu einer sekundären
Femurkopfdestruktion
gewandelt hat. Es werden die klinischen Verläufe,
Pathomorphologie der
Degradation des hyalinen Gelenkknorpels, die sekundären
ossären
Reaktionen und die Bedeutung der osteoarthrotischen Synovialitis
bei der
rapide destruierenden Coxarthrose untersucht und dem
Krankheitsverlauf
und Pathomechanismus der hypertroph sklerosierenden Coxarthrose
(HSC)
gegenübergestellt.
Methoden Die vorliegende Arbeit untersucht 16 Fälle mit rapide
destruierender
Coxarthrose im Vergleich zu 12 Fällen von hypertroph
sklerosierender
Coxarthrose, die in der Orthopädisch-Unfallchirurgischen Klinik
Wichernhaus
am Krankenhaus Rummelsberg eine Hüfttotalendoprothese erhielten.
Hierzu
werden klinischer Krankheitsverlauf und Symptomatik,
laborchemische
Parameter, nativradiologische Befunde und Verläufe,
mikroradiographische
Befunde sowie histopathologische und immunhistochemische
Ergebnisse
dargelegt und mit der relevanten Literatur diskutiert.
Ergebnisse und Beobachtungen Es konnte der rapide
Krankheitsverlauf bei der RDC dargelegt werden.
Laborchemisch fand sich in der RDC-Gruppe eine Beschleunigung
der BSG
und leichte CRP-Erhöhung. Die radiologische Analyse zeigte
nativradiologisch und mikroradiographisch eine hochgradige
Gelenkspaltverschmälerung bis zum vollständigen Verlust, eine
atrophe
Knochenreaktion mit kortikaler Erosion und kleinzystischer
Destruktion sowie
einen sekundären Substanzverlust des Femurkopfes zum Zeitpunkt
der
Totalendoprothesenimplantation. Charakteristisch war der
Nachweis geringer
-
2
oder fehlender Veränderungen der betroffenen Hüftgelenke bei
Vorliegen
früherer Röntgenaufnahmen. Die histopathologische und
immunhistochemische Untersuchung konnte die
unterschiedlichen
Ausprägungen der Knorpeldegradation herausarbeiten: die
RDC-Präparate
wiesen in der Belastungszone einen vollständigen Knorpelverlust
mit
kortikaler Erosion und tiefen kraterartigen Zysten auf, die
einfaches
Granulationsgewebe mit Knorpel- und Knochenfragmenten enthielten
oder
durch pilzartige Knorpelregenerate ausgefüllt waren, die aus
metaplastischen
Knorpelzellnestern entstanden. Osteophytäre Reaktionen waren bei
der RDC
in der Regel nicht nachweisbar. Typische Muster der
Proteoglykan- und
Kollagenverteilung konnten dargelegt werden. Die
Synoviapräparate zeigten
im Vergleich zur HSC, wo das Bild einer ausgeprägten
Kapselfibrose
vorherrschte, bei der RDC eine aktivierte Detritus-Synovialitis
mit
entzündlicher villöser Hyperplasie und
Lymphozytenaggregaten.
Praktische Schlussfolgerungen Der Mechanismus der
Knorpeldegradation bei der rapide destruierenden
Coxarthrose ist letztendlich noch ungeklärt. Die rapide
Zerstörung des
Knorpels scheint durch eine gesteigerte Synthese von Proteasen
und
Zytokine durch aktivierte Synoviozyten unterhalten zu werden,
welche
Inhibitoren der Metalloproteasen oder Inhibitoren der die
Knochenresorption
fördernden Faktoren übertreffen. Die Synovialitis wiederum wird
durch
Knorpel- und Knochendetritus verstärkt. Eine verbesserte
Differenzierung
des Degenerationsgrades des Gelenkknorpels durch hochauflösende
MRT
sowie die Validierung molekularer Marker für die Identifizierung
von
Coxarthrosepatienten mit einem hohen Risiko für eine rapide
Gelenkdestruktion ist anzustreben. Eine frühzeitige
Diagnosestellung der
RDC könnte die Indikationsstellung zum endoprothetischen
Gelenkersatz vor
der völligen Gelenkdestruktion positiv beeinflussen.
-
3
Summary Introduction Rapidly destructive coxarthrosis (RDC)
cumulates in extremely painful joint
destruction usually within one year. Primary negative
radiographic signs
change into loss of joint space, cortical erosion, bone atrophy
and secondary
destruction of the femoral head until the time of surgery.
Course of clinical
findings, pathology of cartilage degradation, secondary bone
reaction and the
significance of osteoarthritic synovitis are investigated in
comparison to
progression of disease and pathomechanism of hypertrophic
sclerosing
coxarthrosis (HSC).
Materials and methods 16 cases of RDC and 12 cases of HSC
undergoing total hip arthroplasty at
the Department of Orthopaedic and Trauma Surgery Wichernhaus
at
Rummelsberg Hospital are investigated in this study. Clinical
progression and
symptoms, laboratory parameters, radiographic and
micro-radiographic
findings, histological and immunohistochemical findings are
shown and
compared with relevant literature.
Results The rapidly progression of disease in case of RDC could
be explained. BSR
and CRP parameters were higher in case of RDC. Analysis of
radiological
and micro-radiographic findings showed severe or total loss of
joint space,
bone atrophy, cortical erosion, cystic joint destruction and
substance loss of
femoral head until time of total hip replacement. These
alterations were not
found in former radiographics of the investigated hip joints.
Histology and
Immunohistochemistry showed the differences in cartilage
degradation: in
specimen of RDC were found complete loss of cartilage, cortical
bone
erosion and deep crater-like cysts within the load-bearing zone.
Cystic
lesions were infiltrated by fibrous connective tissue
surrounding necrotic
bone and cartilage fragments. Proliferation of metaplastic
chondrocytes
formed cartilage tufts growing to the joint surface. Osteophytes
usually were
not verified in case of RDC. Distribution of proteoglycans and
collagen types
appeared in typical patterns. Fibrosis of the capsule was the
predominantly
feature of HSC synovial morphology, synovial membrane in RDC
was
-
4
characterized by activated detritus synovitis, synovial
inflammation with
villous hyperplasia and aggregates of lymphocytic infiltration.
Conclusion The process of cartilage degradation in rapidly
destructive hip arthropathy is
still unknown. The rapid cartilage destruction seems to be
triggered by an
increased synthesis of proteolytic enzymes and cytokines by
activated
synovial cells overwhelming inhibitors such as tissue inhibitors
of
metalloproteases or inhibitors to block the action of bone
resorbing factors.
Necrotic bone and cartilage fragments again contribute the
synovial
inflammation.
Improved differentiation in grading of cartilage degeneration by
high
resolution MRT as well as validation of molecular markers should
be aimed
to identify patients of high risk for rapidly joint destruction.
Indication for hip
replacement could be influenced by early diagnosis of RDC before
of total
joint destruction.
-
5
1. Einleitung und Aufgabenstellung
1.1 Grundlegende Pathomechanismen der Osteoarthrose Der hyaline
Gelenkknorpel stellt die biomechanisch zentrale Struktur in dem
Organsystem der im Dienst der Lokomotion stehenden synovialen
Gelenke
dar, die von den artikulierenden Gelenkflächen mit
Knorpelüberzug, dem
subchondralen Knochen und der Gelenkkapsel mit der sie
auskleidenden
Synovialmembran gebildet werden.
Der hyaline Knorpel des Erwachsenen hat weder eine eigene
Blutversorgung
noch eine direkte lymphatische Drainage oder eigene
Innervation.
Die hochdifferenzierten Chondrozyten machen beim Erwachsenen nur
2-3%
des Knorpelvolumens aus und stellen den einzigen Zelltyp des
hyalinen
Knorpels dar, pluripotente Zellen mit regenerativen Fähigkeiten
fehlen (13).
Während das Zellverhalten der Chondrozyten im gesunden
adulten
Gelenkknorpel bei stabilem Phänotyp eine geringe metabolische
Aktivität
aufweist, kommt es bei der humanen Arthrose zu Aktivierungs-
und
Differenzierungsvorgängen, die über eine Veränderung der
Matrixzusammensetzung zu unphysiologischen Interaktionen und zu
einem
Überwiegen der degenerativen Vorgänge führen (76).
Die extrazelluläre Matrix repräsentiert mehr als 95% des
Gewebevolumens,
wovon wiederum Wasser mit 60 – 80% den Hauptanteil darstellt
(49).
Die Matrix wird von den Chondrozyten synthetisiert und
erneuert.
Proteoglykane und Kollagene sind die bedeutendsten
extrazellulären
Strukturmoleküle des Knorpels. Das Verhältnis der
Matrixkomponenten
bestimmt die viskoelastischen Eigenschaften des
Knorpelgewebes.
-
6
Das größte Proteoglykan stellt das Aggrekan dar, dessen Moleküle
über
Link-Proteine an Hyaluronsäure binden und eine sehr hohe
Wasseravidität
aufweisen.
Durch die Einbindung der Proteoglykane in das straffe
Kollagenfasernetz
führt der osmotisch bedingte Expansionsdruck zu der
prallelastischen
Knorpelkonsistenz (68; 71).
Der hyaline Knorpel beinhaltet die Kollagene II, IX, X, XI und
geringere
Mengen des Kollagen Typ VI.
Das Typ-II-Kollagen bildet mit 90-95% der Kollagene deren
Hauptbestandteil
und baut mit Typ IX und XI die Kollagenfibrillen auf.
Typ-VI-Kollagen bildet ein eigenes Netz und ist im Knorpel
insbesondere in
der perizellulären Matrix der sog. Chondrone lokalisiert
(74).
Nur von hypertrophen Chondrozyten in der metabolisch aktiven
Zone des
kalzifizierten adulten Knorpels wird das Typ-X-Kollagen
synthetisiert (91).
Die zonenspezifisch angeordneten Kollagenfasern bilden die
Grundlage für
die Festigkeit und Integrität des Knorpels.
Die Degradation des Knorpels im Rahmen der Arthrose führt
allgemein zu
einem kontinuierlichen Knorpelverlust, Strukturänderungen
des
subchondralen Knochens und osteophytären Randreaktionen.
Die Balance der anabolen und katabolen Stoffwechselvorgänge und
die
Synthese sowie die Funktion der extrazellulären
Matrixkomponenten sind
gestört.
Auf zellulärer Ebene können die Chondrozyten einer Proliferation
unterliegen
oder programmiert im Sinne der Apoptose bzw. nicht programmiert
(Nekrose)
sterben (55). Histologisch können sich somit Cluster, typisch
für
Zellproliferationen, als auch leere Lakunen als Zeichen des
Zelltods zeigen
(54).
-
7
Durch die Expression anaboler Gene kommt es zur Mehrsynthese
von
Typ-II-Kollagen und Aggrekan als Versuch, die geschädigte Matrix
zu
reparieren (5). Dennoch findet sich in allen Stadien der
Osteoarthrose ein
zunehmender Proteoglykanverlust.
Eine weitere Reaktionsform der Chondrozyten besteht in einer
Dedifferenzierung mit stark veränderter Genexpression,
eingestellter
Synthese von Aggrekan und Typ-II-Kollagen sowie Exprimierung
der
Kollagene I, III und V. (78)
In der Matrix kommt es einerseits im frühen Stadium der
Osteoarthrose zur
Degradation molekularer Komponenten wie des Aggrekans und
eingeschlossener Proteoglykane durch proteolytische Enzyme,
insbesondere
der Matrix-Metalloproteinasen, mit resultierend steigendem
Proteoglykanverlust vor allem in den superfiziellen
Knorpelschichten (53).
Zum anderen tritt in späteren Stadien ein Verlust der
Matrixproteoglykane
und eine Destabilisierung supramolekularer Strukturen wie
des
Kollagenfibrillen-Netzwerkes ein, was zu einer makroskopischen
Schwellung
und zunehmenden Aufweichung des Knorpels mit erhöhter
Rissbildung führt
(76).
Dadurch weist die Gelenkoberfläche makroskopisch eine Aufrauung
auf, die
zur Knorpelfibrillation und in späten Stadien zu partiellem oder
totalen
Knorpelverlust mit Freilegung des subchondralen Knochens
führt.
Die morphologischen, biochemischen und biomechanischen
Veränderungen
im Rahmen der Osteoarthrose betreffen alle Gewebe eines Gelenkes
und
führen klinisch zu Schmerz, Bewegungs- und
Funktionseinschränkung,
Krepitation, Entzündung und Ergussbildung (63).
-
8
Neben den Veränderungen an Knorpel und Knochen bestehen im
Rahmen
der Osteoarthrose Mitreaktionen der Synovialmembran und der
Gelenkkapsel, die in frühen Stadien durch molekulare
Degradationsprodukte,
später durch abgeriebene Knorpel- und Knochenfragmente
verursacht
werden. Es werden monozytäre und lymphozytäre Zellen rekrutiert,
die
Deckzellschicht und das Stroma proliferieren mit der Ausbildung
villöser
Zotten. Bei der Detritus-Synovialitis findet man die
Knorpel-und
Knochenfragmente der Synovialis aufgelagert oder
inkorporiert.
Die entzündlichen Veränderungen der Synovialis, Aktivierung
von
Synovialzellen und Kapselfibrose sind Korrelate für Schwellung,
Schmerz
und Steifigkeit. (62)
1.2 Osteoarthrose des Hüftgelenks Die Osteoarthrose des
Hüftgelenkes wird generell in primäre und sekundäre
Formen unterteilt.
Die ca. 75% der Coxarthrosen ausmachenden sekundären Formen
entwickeln sich aus nicht vollständig ausgeheilten
Hüftgelenkserkrankungen,
treten meist früher auf als die primäre Form und sind häufiger
monoartikulär
(88).
In der Regel ist sowohl die primäre als auch die sekundäre Form
der
Coxarthrose mit einer hypertrophen ossären Reaktion
vergesellschaftet und
zeigt die typischen radiologischen Zeichen der verstärkten
subchondralen
Sklerosierung, Verschmälerung des Gelenkspalts, Ausbildung
sekundärer
osteophytärer Randzacken und Entstehung subchondraler
Geröllzysten.
Die klinische Symptomatik bei der hypertroph sklerosierenden
Coxarthrose ist geprägt von Schmerzen und zunehmender
Funktionseinschränkung und schreitet meist langsam über Jahre
fort.
-
9
Die rapide destruierende Coxarthrose führt innerhalb von etwa 12
bis 18 Monaten zu einer kompletten und äußerst schmerzhaften
Destruktion eines
vorher normalen Hüftgelenkes ohne jegliche präarthrotische
Deformität.
Der Begriff der rapide destruierenden Osteoarthrose des
Hüftgelenkes wurde
1970 von Postel und Kerboull geprägt (75; 80).
Die Gelenkerkrankung unterscheidet sich von der rheumatoiden
Arthritis,
Hüftkopfnekrose oder septischen Arthritiden.
Die Patienten leiden an hochgradigen Schmerzen und raschem
Funktionsverlust, der in eine frühe kontrakte Fehlstellung des
Hüftgelenkes
mündet.
Im Rahmen der schmerzbedingten Erstkonsultation findet sich
häufig ein
unauffälliger Röntgenbefund der Hüftgelenke.
Die späteren radiologischen Zeichen weisen dann einen rasch
fortschreitenden konzentrischen Verlust des Gelenkspalts mit
klein-zystischer
Destruktion des Gelenks sowie eine kortikale Erosion mit
atropher
Knochenreaktion ohne die Ausbildung osteophytärer Reaktionen
oder einer
subchondralen Sklerosierung auf.
-
10
1.3 Aufgabenstellung Aufgabe der vorliegenden Arbeit ist es, die
klinischen Verläufe, Pathomorphologie der Degradation des hyalinen
Gelenkknorpels, die
sekundären ossären Reaktionen und die Bedeutung der
osteoarthrotischen
Synovialitis bei der rapide destruierenden Coxarthrose zu
untersuchen und
die spezifischen Charakteristika dieser Form der Coxarthrose
darzustellen.
Vergleichend sollen die Unterschiede in Krankheitsverlauf
und
Pathomechanismus bei der hypertroph sklerosierenden Form der
Osteoarthrose untersucht und dargelegt werden.
-
11
2. Material und Methoden
2.1 Patientengut und Untersuchungsmaterial Zur Aufnahme in die
Studie gelangten konsekutiv insgesamt 28 Fälle, die in
der Orthopädischen Klinik am Krankenhaus
Rummelsberg/Schwarzenbruck
die Implantation einer Hüfttotalendoprothese aufgrund einer
Coxarthrose
erhielten.
Die Patienten wurden am Tag vor der Operation zur Anamnese
hinsichtlich
Anamnesedauer, Schmerzen, Funktions-und Aktivitätseinschränkung
befragt
und klinisch untersucht. Zur Anwendung kamen dabei der
WOMAC-
Osteoarthrose-Fragebogen (86; 51) und der Harris-Hip-Score (35;
51).
Am gleichen Tage wurde eine laborchemische Untersuchung mit
Bestimmung des C-reaktiven Proteins und der Blutkörperchen-
Senkungsgeschwindigkeit durchgeführt.
Es erfolgte eine präoperative nativradiologische
Röntgenuntersuchung der
Hüftgelenke in zwei Standardebenen anterio-posterior und axial
nach
Lauenstein.
Die Zuordnung zur Gruppe der rapide destruierenden Coxarthrose
oder zum
Vergleichskollektiv der hypertroph sklerosierenden Coxarthrose
wurde
aufgrund der präoperativen klinischen und typischen
radiologischen Befunde
getroffen.
In die Gruppe der rapide destruierenden Coxarthrose (RDC) wurden
16 Fälle aufgenommen. Der Altersdurchschnitt dieser Gruppe betrug
zum
Zeitpunkt der Operation 71,2 Jahre (60 – 89 Jahre).
-
12
In der Vergleichsgruppe der hypertroph sklerosierenden
Coxarthrose (HSC) wurden 12 Fälle untersucht. Hier betrug der
Altersdurchschnitt 67,3 Jahre (57 – 78 Jahre).
Ausgeschlossen wurden sämtliche Formen sekundärer
Coxarthrosen,
Dysplasiecoxarthrosen, Protrusionscoxarthrosen und
posttraumatische
Coxarthrosen sowie aseptische Hüftkopfnekrosen, rheumatoide
Arthritiden,
septische Coxitiden und kristallinduzierte Arthritiden.
2.2 Gewebeasservierung und Prozessierung
Am Operationstag wurde sofort mit Eröffnung des Hüftgelenkes ein
Abstrich
von der Synovialflüssigkeit zur mikrobiologischen Untersuchung
entnommen,
wobei sämtliche Ergebnisse negativ waren, wodurch infektiöse
Arthritiden im
Untersuchungsgut ausgeschlossen werden konnten.
Von der Hüftgelenkskapsel mit Synovialmembran wurden 2-4
Gewebsproben
entnommen. Aus der zentralen Hauptbelastungszone der
resezierten
Hüftköpfe wurden 1-2 frontale Scheiben von 3-4 mm Dicke
gesägt.
Beide Präparate wurden sofort noch während der Operation in
Paraformaldehyd 4% fixiert. Die asservierten Präparate wurden
im
Pathologischen Institut der Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-
Nürnberg (Vorstand: Prof. Dr. Th. Kirchner bzw. Prof. Dr. Th.
Papadopoulos)
mikroradiographisch, histologisch und immunhistochemisch
untersucht.
Die Bearbeitung der asservierten Gewebeproben erfolgte nach
dem
folgenden Protokoll.
-
13
Die zentralen Mittelscheiben der Hüftköpfe von 0,3 – 0,4 cm
Dicke wurden
mit 40 kV geröntgt, je nach Dicke 45 – 90 sec. Anschließend
erfolgte die
nochmalige Einlage in PFA 4% über mindestens 15 min.
Die Entkalkung erfolgte mit 0,26M EDTA in 1,33% PFA in PBS pH
7,3 über
4 – 6 Wochen. Gegebenenfalls wurde eine
Kontrollröntgenuntersuchung zum
Nachweis der vollständigen Entkalkung durchgeführt.
Sowohl die fixierten Kapsel-Synovialis-Proben als auch die
entkalkten und
zugeschnittenen Femurkopfscheiben wurden in NaCl 0,9%
ausgewaschen
und in einer Alkoholreihe (Ethanol 50% - 80% - 100% je 1 h)
dehydriert.
Die Einbettung wurde in Paraffin (Paraplast) vorgenommen und die
mit dem
Mikrotom geschnittenen Präparate auf Glasobjektträger
aufgebracht.
2.3 Histologische Techniken Alle Präparate wurden gemäß dem
Standardprotokoll (38) Hämatoxylin-
Eosin gefärbt. Dabei werden Zellkerne blau-violett, das
Zytoplasma und
kollagene Fasern blassrot bis rot dargestellt.
Die Toluidinblau-Färbung ist zur differenzierten Anfärbung der
Zellkerne, des
Zytoplasma und Proteoglykane geeignet.
2.4 Immunhistochemie Die Vorbehandlung der Schnitte wurde durch
Entparaffinierung in Xylol und
anschließende Rehydrierung in einer absteigenden Alkoholreihe
(Ethanol
80% - 50% - H2O) durchgeführt.
-
14
Immunhistochemisch wurden die Knorpel-Knochen-Präparate im
Hinblick auf
das Vorkommen und die Verteilung von Kollagen Typ I, II und VI
sowie von
Aggrekan mit monoklonalen Antikörpern untersucht.
Hierzu wurden zur Entfernung epitopmaskierender Proteine und
Quervernetzungen die entparaffinierten Schnitte bei 37°C 60 min
lang
enzymatische vorbehandelt (Hylase: 2 mg/ml in PBS pH 5; Pronase:
2 mg/ml
in PBS pH 7,3; Protease XXIV: 0,02 mg/ml in TBS).
Unter Verwendung der Alkalischen Phosphatase-Methode (65) wurde
nach
zweimaligem Waschen in TBS (Trisphosphat gepufferte Saline mit
bovinem
Serumalbumin in Verdünnungslösung) der jeweilige monoklonale
Primärantikörper verdünnt aufgetragen und über Nacht bei 4°C
inkubiert.
Zur Verstärkung des Signals wurde nach erneutem dreimaligen
Waschen in
TBS mit dem biotin-markierten Brückenantikörper (Link, 1:100)
bzw.
darauffolgend mit dem enzymgekoppelten Label (1:100), welches
als Basis
für die Farbreaktion mit hoher Affinität an das Biotin des
Brückenantikörpers
bindet, für jeweils 30 min bei Raumtemperatur inkubiert.
Die Farbreaktion wurde für 30 min nach erneuter TBS-Behandlung
mit
folgender Farblösung durchgeführt: 50 mM Tris-HCl pH 8,2; NaCl
0,9%;
Naphtol 0,2 mg/ml; Dimethylformamid 0,05 mg/ml und 1mg/ml Fast
Red.
Nach jeweiligem Auswaschen unter fließendem Wasser für 10 min
wurde
das Nachfärben der Zellkerne mit Haematoxylin-Lösung bzw. die
Eindeckung
der Präparate mit Aquatex vorgenommen.
-
15
3. Ergebnisse
3.1 Klinischer Krankheitsverlauf und Symptomatik Die
Erkrankungsdauer seit Auftreten der ersten Symptome im Bereich der
betroffenen Hüfte bis zur Diagnose der manifesten
Gelenkdestruktion, die
dann zur Indikationsstellung der Totalprothesenimplantation
führte, betrug im
Mittelwert in der Gruppe der Patienten mit hypertroph
sklerosierender
Coxarthrose (HSC) 45,5 + 21 Monate, in der Gruppe mit rapide
destruierender Coxarthrose (RDC) 11,3 + 5,5 Monate.
Die Patienten wurden am Tage vor der Prothesenimplantation
hinsichtlich
Schmerzen, Funktionseinschränkung und Alltagsaktivität
standardisiert
befragt und klinisch untersucht.
Der WOMAC-Osteoarthroseindex (Version LK3.0, deutsch), ein
vollstandardisiertes Verfahren zur Selbstbeurteilung, umfasst 5
Fragen zu
Schmerzen, 2 Fragen zur Gelenksteifigkeit und 17 Fragen zur
Alltagsaktivität, die mit der Likert-Skala mit 5 Kategorien
jeweils in der
Zuordnung „keine, leichte, mittlere, starke oder extreme“
Beschwerden
entsprechend einem Wert 1-5 beantwortet wurden.
Dabei ergab sich im Mittel in der HSC-Gruppe ein Indexwert von
3,41 + 0,71 und in der RDC-Gruppe ein Wert von 3,37 + 0,77.
Der Harris Hip Score beschreibt die Messdimensionen Schmerz,
Mobilität, Aktivität des täglichen Lebens und das objektiv erfasste
Bewegungsausmaß.
Während die Selbstbeurteilung ca. 91% der Testmethode ausmacht,
wird die
objektive Messung mit ca. 9% beschrieben. Bezüglich des
Bewegungsausmasses wird neben der Beurteilung einer
kontraktionsbedingten Deformität und Beinlängendifferenz die
Beweglichkeit
im Bogenmaß mit Indices multipliziert, so dass maximal 5,025
Beweglichkeitspunkte erreicht werden können.
-
16
Die Beweglichkeit für Extension/Flexion, Abduktion/Adduktion
und
Außenrotation/Innenrotation wurde nach der Neutral-Null-Methode
bestimmt.
Die maximal erreichbare Punktzahl des Harris Hip Score bei
Beschwerdefreiheit beträgt 100 Punkte.
In der HSC-Gruppe wurde im Mittel ein Punktwert von 51,5 + 15,4
erreicht, während in der RDC-Gruppe 48,9 + 18,2 Punkte erreicht
wurden.
Die präoperative Beweglichkeit wies in der RDC-Gruppe bei 11 von
16 Patienten präoperativ eine schmerzhafte fixierte
Flexionskontraktur auf, in
der HSC-Gruppe war eine fixierte Beugekontraktur bei 2 von 12
Patienten nachzuweisen.
Die präoperativ mögliche Gehstrecke wurde von den Patienten der
HSC-Gruppe im Mittel mit 1204 + 995 m angegeben, während diese in
der RDC-Gruppe noch 397 + 315 m betrug.
-
17
3.2 Laborchemische Befunde Im Rahmen der routinemäßigen
präoperativen Labordiagnostik wurden bei
jedem Patienten am präoperativen Tag die
Blutkörperchen-Senkungsgeschwindigkeit (BSG) nach einer und zwei
Stunden bestimmt. Der Referenzbereich der gewählten Methode weist
bei Männern Werte von
3 – 8 mm/1h bzw. 5 – 18 mm/2h auf. Bei Frauen liegen die
Normwerte in den
Bereichen 6 – 11 mm/1h bzw. 6 – 20 mm/2h.
Dabei ergaben sich in der HSC-Gruppe Werte von 8,3 + 4,1 mm/1h
und 19,8 + 9,0 mm/2h.
Die Patienten der RDC-Gruppe wiesen in der ersten Stunde Werte
von 22,1 + 9,1 mm/1h auf. Der zweite Wert betrug 47,9 + 18,2
mm/2h.
Des Weiteren wurde bei jedem Patienten der Serumwert für das
C-reaktive Protein (CRP) analysiert. Der Normwert der gewählten
Bestimmungsmethode liegt bei einem Wert bis 0,5 mg/dl.
Die Patienten der HSC-Gruppe hatten präoperative CRP-Werte von
0,5 + 0,1 mg/dl.
In der RDC-Gruppe ergaben sich CRP-Werte von 1,3 + 0,9
mg/dl.
-
18
3.3 Nativradiologische Befunde Die präoperative
nativradiologische Röntgenuntersuchung der Hüftgelenke
erfolgte in den Standardebenen anterio-posterior und axial nach
Lauenstein.
Die Befunde der HSC-Gruppe wiesen folgende typische
nativradiologische Zeichen auf (Abbildung 1-4):
- Gelenkspaltverschmälerung
- subchondrale Sklerosierung
- Osteophytenbildung
- Zysten und Pseudozysten
- Kraniolaterale Subluxation
Abb.1: weibl., G.U., 72 J., präoperativ Abb. 2: Pat. wie 1)
-
19
Abb. 3: weibl., T.M., 73J. Abb. 4: männl., B.W., 67J.
Die nativradiologischen Charakteristika der Hüftgelenksaufnahmen
der
RDC-Gruppe sind (Abbildung 5-6): - symmetrische
Gelenkspaltverschmälerung bis -verlust
- atrophe Knochenreaktion mit kortikaler Erosion
- kleinzystische Destruktion
- sekundärer Substanzverlust mit Destruktion des Hüftkopfes
Abb. 5: männl., M.W., 72 J. Abb. 6: Pat. wie 5)
-
20
Die Analyse der Entwicklung der nativradiologisch
erfassbaren
osteoarthrotischen Veränderungen bis zur Indikationsstellung zur
Operation
zeigte einen charakteristisch langen und langsam progredienten
Verlauf in
der HSC-Gruppe (Abbildung 7 – 8).
Abb. 7a: männl., W.E., 1980, 49 J. Abb. 7b: 1991, 60 J.
Abb. 7c: 1993, 62 J. Abb. 7d: 1998, 67 J.
-
21
Abb. 7e: 4/2000, 69 J. Abb. 7f: 2/2001, 70 J. präoperativ
Abb. 8a: männl., H.W., 1996, 67 J. Abb. 8b: wie a)
Abb. 8c: 2/2001, 72 J., präoperativ Abb. 8d: wie c)
-
22
In der RDC-Gruppe ließ sich durch die Analyse der
Röntgenaufnahmen ein rascher Verlauf der destruierenden
Gelenkveränderungen nachweisen, so
dass durchschnittlich innerhalb eines Jahres nach Auftreten der
ersten
nativradiologisch erfassbaren Zeichen bereits eine
fortgeschrittene oder
völlige Gelenkdestruktion zum Operationszeitpunkt bestand.
(Abbildung 9 – 11).
Abb. 9a: männl., N.G., 6/2000, Abb. 10a: wie 9a), 6/2000 73 J.
rechte Hüfte linke Hüfte
Abb. 9b: 5/2001, präoperativ Abb. 10b: 4/2002, präoperativ
-
23
Abb.11a: weibl., E.G. 4/1999, Abb. 11b: 1/2000 66 J.
Abb. 11c: 5/2000, präoperativ Bestanden in der RDC-Gruppe bei
der Indikationsstellung zum totalendoprothetischen Gelenkersatz
bereits manifeste radiologische
Zeichen der rapide destruierenden Coxarthrose, wie Nachweis
eines
symmetrischen Gelenkspaltverlustes, kortikaler Erosion und
zystischen
Einbrüchen, so kam es innerhalb von 6 Monaten bis zum
Operationszeitpunkt zu einem sekundären Substanzverlust des
Hüftkopfes
mit ausgeprägter Gelenkdestruktion.
(Abbildung 12 – 13).
-
24
Abb. 12 a: weibl. B.K. 12/2000, Abb. 12 b: wie 12 a) 67 J.
Abb. 12 c: 6/2001 präoperativ Abb. 12 d: wie 12 c)
Abb. 13 a: männl., B.K., 79 J., Abb. 13 b: wie 13 a) massive
Kopfdestruktion
-
25
3.4 Mikroradiographische Befunde Die nativradiologisch fassbaren
Veränderungen im Rahmen der hypertroph-
sklerosierenden Coxarthrose bzw. der rapide destruierenden
Coxarthrose
finden sich auch in den mikroradiographischen Befunden
wieder.
In der HSC-Gruppe (Abbildung 7 - 10) zeigen sich hierbei die
typischen Zeichen der sklerosierenden Coxarthrose am Femurkopf:
- subchondrale Sklerosierung
- Randosteophytenbildung
- Zysten und Pseudozysten
Abb. 7 – 10: Mikroradiographische Aufnahmen von Femurköpfen bei
hypertroph
sklerosierender Coxarthrose
-
26
Die aufgearbeiteten Femurköpfe der RDC-Gruppe (Abb. 11 - 16)
wiesen kortikale Erosionen und tiefe zystische Knochendefekte, zum
Teil mit
sekundärer Kopfdestruktion auf.
Abb. 11 – 16: Mikroradiographische Aufnahmen von Femurköpfen bei
rapide
destruierender Coxarthrose
-
27
3.5 Histopathologische und immunhistochemische Befunde
3.5.1 Hypertroph sklerosierende Coxarthrose
Die Gelenkflächenmorphologie der untersuchten Präparate mit
sklerosierender Coxarthrose weist die Zeichen der fortgeschrittenen
Arthrose
auf.
Das Staging (4) des Gesamtausmaßes der Gelenkdestruktion
erreicht bei
allen untersuchten Hüftköpfen zumindest fokal den Grad IV nach
Otte (70).
Die Beurteilung des lokalen Schädigungsgrades im Sinne eines
Grading (4)
zeigt bei Anwendung des Graduierungssystems nach Mankin (53) bei
allen
Hüftköpfen Stadien 8 bis über 10.
Es findet sich histologisch in der HE-Färbung eine
hochgradige
Knorpelverschmälerung mit tiefreichenden Substanzdefekten, wobei
fissurale
Knorpelläsionen und Knorpelfibrillationen den subchondralen
Knochen
erreichen.
In den gewichtsbelasteten Arealen ist ein vollständiger
Knorpelverlust mit
Freilegung des subchondralen Knochens zu verzeichnen.
In der fibrillierten Knorpelzone, die den freigelegten
subchondralen Knochen
umgibt, sind nur noch wenige Chondrozyten in der
oberflächennahen Matrix
nachweisbar (Abbildung 17).
Die Toluidinblaufärbung zeigt in den oberflächlichen Schichten
einen
ausgeprägten Proteoglykanverlust bei noch gegebener
Anfärbbarkeit in den
erhaltenen tiefen Knorpelschichten (Abbildung 18).
-
28
Abb. 17: Knorpelfibrillation Abb. 18: Proteoglykanverlust
Immunhistochemisch lässt sich ein Verlust von Aggrekan und
Kollagen II
in den oberflächlichen Schichten darstellen, während in den
tieferen
Zonen eine vermehrte perizelluläre Expression von Kollagen VI
besteht
(Abbildung 19).
Abb. 19: Perizelluläre Kollagen VI-
Expression
-
29
Der kortikale Knochen ist intakt, es findet sich eine
hypertrophierte
subchondrale Grenzlamelle (Abbildung 20).
In den Bereichen des freiliegenden Knochens finden sich
teilweise
Knochennekrosen mit Verlust der Osteozytenkerne und
eosinophilem
Granulationsgewebe in den Markräumen.
Abb. 20: Hypertrophe subchondrale
Grenzlamelle
„Geröllzysten“ stellen subchondrale Pseudozysten in den
Bereichen des
knorpelfreien Knochens dar. Sie weisen im Lumen zellreiches
Granulationsgewebe mit eingeschlossenen Knochen- und
Knorpelfragmenten auf (Abbildung 21 – 22).
Abb. 21: intakte Kortikalis bei Abb. 22: inkorporierte
Knorpel-
subchondraler Zyste und Knochenfragmente
-
30
Die hier untersuchten fortgeschrittenen Stadien zeigen
ausgeprägte
Osteophyten und Randexostosen, die aus fibrösem Pannusgewebe
mit
eingeschlossenen nekrotischen Knochenfragmenten, sowie aus
chondroiden Anteilen mit Zeichen der enchondralen
Ossifikation,
bestehen.
Die untersuchten Gelenkkapselanteile mit synovialer Oberfläche
zeigen alle eine ausgeprägte Fibrose und Verdickung der Kapsel.
Es zeigt sich in allen Präparaten eine nur geringgradige
chronische
Synoviitis.
Die synoviale Oberfläche ist geringgradig villös-hyperplastisch.
Die
synoviale Deckzellschicht ist gering- bis mäßiggradig
proliferiert, es findet
sich eine vereinzelte Synoviozytenaktivierung.
Fokal sind geringe lymphoplasmazelluläre
Entzündungsinfiltrate
nachweisbar (Abbildung 23 – 24).
Abb. 23 und 24: Synovialmembran bei sklerosierender
Coxarthrose
-
31
3.5.2 Rapide destruierende Coxarthrose Die
Gelenkflächenmorphologie der Präparate der RDC-Gruppe zeigt ebenso
in allen untersuchten Fällen Stadien der fortgeschrittenen
arthrotischen Veränderungen.
Das Gesamtausmaß der Gelenkdegeneration führt auch in dieser
Gruppe
unter Zugrundelegung des Staging-Schema von Otte bei allen
Fällen zu
einem Grad IV.
Das Grading der Gelenkdestruktion nach Mankin erreicht bei
allen
Präparaten die Stadien 8 bis über 10.
Im einzelnen findet sich regelhaft ein nahezu vollständiger
Knorpelverlust
mit hochgradiger bis kompletter kortikaler Knochenerosion
(Abbildung 25)
Abb. 25: Vollständige Knorpeldestruktion und erodierte
Kortikalis bei RDC
Die knorpelentblößten Areale weisen tiefe kraterartige Zysten
mit
kortikaler Destruktion auf. Die Zysten sind gefüllt mit
fibrösem
Bindegewebe, das nekrotische Knorpel- und Knochenfragmente
einschließt (Abbildung 26 - 27).
-
32
Abb. 26: Vergrößerte mikroradio- Abb. 27: Tiefe kraterartige
Zyste bei RDC
grafische Aufnahme einer Zyste mit
kortikaler Destruktion bei RDC
Es zeigt sich eine Proliferation metaplastischer Chondrozyten
mit
Ausbildung metaplastischer Knorpelzellnester. Chondroides
Reparationsgewebe findet sich in Form einer pilzförmigen
Regeneratknorpelbildung (Abbildung 28 – 30).
Abb. 28: Proliferation metaplastischer
Chondrozyten mit Bildung von Knorpelzellnestern
-
33
Abb. 29: Chondroide pilzförmige Regenerat-
knorpelbildung
Abb. 30: Fibröses Knorpelregenerat
Diese fibrösen Knorpelregenerate zeigen eine
charakteristische
Proteoglykan- und Kollagenverteilung. In der
Toluidinblau-Färbung ist
Aggrekan vermehrt an der Wurzel der Regenerate und in den
metaplastischen Chondrozytennestern nachweisbar. Kollagen II
ist
immunhistochemisch ebenfalls vermehrt in den Wurzelbereichen
der
pilzförmigen Regenerate und in den Knorpelzellnestern
anzutreffen,
während Kollagen VI homogen in den Regeneraten vertelt ist.
Kollagen Typ I wiederum ist in den Knorpelzellnestern
verstärkt
nachzuweisen (Abbildung 31 – 36).
-
34
Abb. 31 und 32: Toluidinblaufärbung mit typischer
Proteoglykanverteilung
Abb. 33: Immunhistochemischer Abb. 34: Homogene Verteilung
Nachweis Kollagen-Typ-II von Kollagen-Typ-VI
Abb. 35 und 36: Kollagen-Typ-I in basalen Knorpelzellnestern
-
35
Die histologische Untersuchung der Gelenkkapsel und
Synovialmembran der RDC-Gruppe zeigt eine deutlich geringer
ausgeprägte Kapselfibrose als die HSC-Gruppe.
Es findet sich in der HE-Färbung eine extensive villöse
Hyperplasie der
zottig gestalteten synovialen Oberfläche und
Synoviozytenproliferation bei
allen untersuchten Synovialmembranen. Die Deckzellschicht
ist
mehrreihig, die Zellform kubisch bis zylindrisch. Im
Zottenstroma finden
sich meist ein Ödem sowie auch fokale histiozytäre Ansammlungen
mit
einzelnen mehrkernigen Riesenzellen (Abbildung 37 – 40).
Abb. 37 und 38: Ausgeprägte villöse Hyperplasie
Abb. 39 und 40: Aktivierte Synoviozyten in mehrreihiger
Zelllage
-
36
Vorherrschend ist in allen Fällen das Bild einer moderaten
Detritussynoviitis mit inkorporierten Knorpel- und
Knochenfragmenten.
Das Stratum synoviale weist dabei ein unterschiedlich
faserreiches
Granulationsgewebe mit Einschluß von zahlreichen Knorpel-
und
Knochensequestern auf. Im Randbereich der Fragmente liegt gefäß-
und
zellreiches Granulationsgewebe, zum Teil mit Osteoklasten
sowie
schütteren lymphoplasmazellulären und granulozytären
Infiltraten
(Abbildung 41 – 42).
Abb. 41 und 42: Detritus-Synoviitis
Abschnittsweise findet man auch Synoviaareale mit
gesteigerter
Proliferation der synovialen Fibroblasten.
Umschrieben in faserreicheren Narbenarealen auch
metaplastischer
hyaliner Knorpel und lamellärer Knochen mit desmaler
Ossifikation,
teilweise unter Einschluß von Fettmark.
-
37
Bei Synoviapräparaten von 9 der 16 Patienten der RDC-Gruppe
lassen
sich neben einer diffusen lymphozytären Infiltration auch
fokale
Lymphozytenaggregate im Stroma als Ausdruck einer
lymphoplasmazellulären entzündlichen Synoviitis nachweisen
(Abbildung 43 – 44).
Abb. 43 und 44: Fokale Lymphozytenaggregate
-
38
4. Diskussion Die grundlegenden Pathomechanismen der
Osteoarthrose waren in den
vergangenen Jahren Gegenstand zahlreicher Arbeiten, insbesondere
auf
immunhistologischen und molekularbiologischen Gebiet. Dennoch
ist auch
heute die Ätiologie und Pathogenese der Arthrose in ihrer
Komplexität noch
nicht letztendlich geklärt.
Mohr definiert die Arthrose als die Krankheit, „bei der eine
Knorpelzerstörung
ohne andere assoziierte klinisch, radiologisch oder
laborchemisch
diagnostizierte definierbare Krankheiten vorliegt.“ (62)
Die auslösenden Faktoren und der Mechanismus der
Gelenkdestruktion bei
der rapide destruierenden Coxarthrose in Abgrenzung zu den
pathogenetischen Vorgängen bei der hypertroph sklerosierenden
Coxarthrose sind ebenso bisher nicht geklärt.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die klinischen,
radiologischen und
pathomorphologischen Besonderheiten der rapide
destruierenden
Verlaufsform der Coxarthrose darzulegen und vergleichend in
die
derzeitigen Erkenntnisse über die Gelenkdegradation bei der
Osteoarthrose
des Hüftgelenks einzuordnen.
4.1 Historische Einordnung In der Betrachtung des historischen
Kontext fällt zunächst die Schwierigkeit
auf, für das multifaktorielle Krankheitsbild der Arthrose
eine
Begriffsbezeichnung und Klassifikation zu finden, die die
verschiedenen
pathogenetischen und nosologischen Aspekte berücksichtigt. In
dem
Bemühen um eine Differenzierung der degenerativen
Gelenkerkrankungen
gelang den Autoren zunächst jedoch weder eine ätiologische noch
formale
oder kausale pathogenetische Abgrenzung.
-
39
Brodie beschreibt 1821 zusammenfassend seine pathologischen
Befunde
über die Arthrose wie folgt (11):
„Ulceration des Knorpels kann Folge einer Entzündung seiner
eigenen
Substanz oder der Oberfläche des Knochens seyn, mit welcher er
in
Verbindung steht. Aber in vielen Fällen sind keine deutlichen
Spuren einer
vorhergegangenen entzündlichen Thätigkeit weder in dem einen
noch in dem
anderen Theile, und die Entzündung, welche nachher statt findet,
scheint
eher ein Begleiter, als die Ursache eines Ulcerationsprocesses
zu seyn.“
Die Bemühungen um eine Differenzierung entzündlicher und
degenerativer
Krankheitsprozesse prägten auch Ende des 19. und Anfang des
20.
Jahrhunderts die Suche nach einer Begriffsbestimmung und
Definition der
arthrotischen Gelenkerkrankung. Virchow sprach 1860 von der
„Arthritis
deformans“ und auch von Volkmann beschrieb 1865 die „Arthritis
deformans“
als eine Krankheit des hohen Alters, die mit ossifizierender
Hyperplasie der
Knorpel des Gelenks und subchondraler Atrophie der Epiphysen
einhergehe.
Entzündliche Erscheinungen seien meist sekundär, so dass durch
schwartige
Verdickungen von Kapseln und Bändern und über Wucherungen
der
Knochenränder die deformierende Gelenkentzündung sich entwickle
(93).
Müller schlug dann im Jahre 1913 anläßlich des „XVII.
International
Congress of Medicine“ in London eine Unterscheidung der
eigentlichen
Arthritis und der nichtentzündlich degenerativ verursachten
„Arthropathia
deformans“ vor (62).
Nach Wessinghage prägte der Internist Aßmann 1925 schließlich
die Termini
Arthrose und Osteoarthrose anlässlich eines Vortrags auf der
„16. Tagung der Deutschen Röntgengesellschaft“ in Bad Nauheim
(93).
Wessinghage verweist jedoch abschließend auf eine frühere
Nennung des
Begriffes „Arthrosia acuta et chronica“ durch Good im Jahre 1817
in dessen
Arbeit „A physiological system of nosology; with a corrected and
simplified
nomenclature“ (93).
Betrachtet man speziell die Entwicklung des Begriffes
„Koxarthrose“, so
spiegelt sich auch hier der jeweilige Kenntnisstand über die
Pathologie der
-
40
Arthrose wider. So finden sich in der frühen Literatur Begriffe
wie „Coxalgie“,
„Morbus articuli femoris“ oder „Morbus coxarius“ (62).
Wollenberg zitiert in seiner Arbeit über die „Arthritis
deformans“ aus dem
Jahre 1910 den irischen Arzt Adams, der 1839 die Koxarthrose
charakterisiert durch eine „Verdickung der Faserknorpel…
hyperämischen
Zustand der Synovialgebilde, die wuchernde Knochenneubildung,
welche um
die Pfanne herum geschieht, sie vertieft oder ihren Rand mit
knöchernen
Knötchen umgibt…“ (94).
Schoeman will in seinem Buch über das „Malum coxae senile“ 1851
der
degenerativen Koxarthrose „ … in pathogenetischer und
diagnostischer Sicht
eine gleiche selbständige Würdigung … wie anderen
Hüftgelenkkrankheiten“
geben (82).
Rauschmann stellt fest, dass Ende des 19. Jahrhunderts
entzündlich-
rheumatische von degenerativen Gelenkleiden unterschieden
wurden,
pathogenetische Zusammenhänge bezüglich der degenerativen
Formen
jedoch im Dunkeln blieben (77).
Hackenbroch prägte 1943 den Begriff der „präarthrotischen
Deformität“ und
sah die Arthrose als eine „Sekundärkrankheit“, die immer Folge
eines
vorausgehenden pathologischen Geschehens sei, welches eine
Störung des
Gleichgewichtes von Leistung und Beanspruchung eines Gelenkes
bewirke
(33).
Pauwels stellte die biomechanischen Gesichtspunkte in den Fokus
seiner
Arbeiten über die Arthroseentstehung, indem er zeigte, dass
eine
Inkongruenz des Gelenkes zu einer pathologischen Druckbelastung
und
damit zur Arthrosis deformans führt (72).
Mutter stellt in einer radiologischen Studie 1975 fest, dass nur
bei 3,7 % der
Patienten die Ätiologie der Koxarthrose nicht festzustellen sei,
während in
-
41
den anderen Fällen die Arthrose auf der Grundlage
präarthrotischer Faktoren
entstand (64).
Die Bedeutung präarthrotischer Faktoren wird auch durch die
Arbeit von
Solomon deutlich, der nur bei 8,3 % der untersuchten 327 Fälle
keine
eindeutige Ursache für die „osteoarthritis of the hip“ fand
(83).
Die meisten erschienenen pathologisch-anatomischen,
radiologischen und
klinischen Arbeiten zur Coxarthrose haben Formen mit
langsamer
progressiver Entwicklung der Krankheit zum Gegenstand. Das
Studium der
rapide destruierenden Coxarthrose beginnt erst in der zweiten
Hälfte des 20. Jahrhunderts und erst 1970 wird das Krankheitsbild
in der Literatur
definiert.
Wenn König 1889 eine aggressive Form der monoartikulären
Arthritis
deformans wie folgt beschreibt: „Im Laufe eines Jahres kann
ein
Hüftgelenkskopf fast verschwunden, die Pfanne weit gewandert
sein und
zwar nicht bloß nach hinten und oben, sondern geraden Weges nach
vorne,
so dass die verkürzte Extremität völlig nach außen rotiert
erscheint“, so
würde dies zwar eine passende Beschreibung des
Krankheitsverlaufes der
rapide destruierenden Coxarthrose darstellen, jedoch ist es in
Anbetracht des
damaligen Forschungsstandes wahrscheinlicher, dass er von der
synovialen
„Arthritis deformans der Internisten“ auf der Basis
entündlich-rheumatischer
Gelenkleiden schreibt (40; 77).
Im Jahre 1957 beschreibt Forestier eine Coxarthroseform mit
rascher
Gelenkdestruktion bei Frauen über 60 Jahren, die ihn an eine
monoartikuläre
Coxitis denken lässt. Aufgrund negativer Rheumafaktoren sowie
einer
normalen Blutsenkungsgeschwindigkeit erwähnt er jedoch die
Möglichkeit
einer besonderen Form der Coxarthrose, ohne jedoch zu diesem
Zeitpunkt
bereits das Krankheitsbild zu definieren (27).
Merle-Vincent et al. geben in ihrer Arbeit über die rapide
destruierende
Coxarthrose (59) an, dass Pietrogrande ebenfalls 1957 eine
rapide
Verlaufsform der Hüftkopfzerstörung beschreibe, die in wenigen
Monaten zu
-
42
einer vollständigen Gelenkzerstörung mit Destruktion des
subchondralen
Knochens führe (73). Allerdings berichten Pietrogrande und
Mastromarino in
der erwähnten Arbeit nicht über einen Fall der rapide
destruierenden
Coxarthrose, sondern über eine Femurkopfnekrose unter
Cortisontherapie.
1962 vertiefen Forestier einerseits und Lequesne andererseits
die Hypothese
einer destruierenden nicht-rheumatischen Form der Coxarthrose
und
schlagen die Bezeichnungen „coxarthrose destructrice rapide“
bzw. „
coxopathie chondrocephalolytique rapide“ vor (7).
Diese Bezeichnung findet zunächst keine generelle Akzeptanz, im
Jahre
1963 spricht Coste von der „coxarthrose usante“ (19).
Waren die genannten französischen Autoren wohl die ersten, die
diese
Hüfterkrankung beschrieben, so haben ebenfalls französische
Autoren die
ungewöhnlich rasch fortschreitende Gelenkdestruktion als
wichtigstes
Kriterium für die Definition der rapide destruierenden
Coxarthrose formuliert.
Die Veröffentlichungen von Lequesne (45) sowie von Roux,
Kerboull und
Postel (80) aus dem Jahre 1970 legten die Definition und
diagnostischen
Kriterien fest.
Demnach ist die rapide destruierende Coxarthrose eine Form
der
Coxarthrose mit einem Knorpelverlust von mindestens 2 mm pro
Jahr.
Andere ätiologische Faktoren für die Gelenkdestruktion wie
infektiöse,
rheumatisch-entzündliche, traumatische oder metabolische
Ursachen sind
ebenso wie eine aseptische Hüftkopfnekrose auszuschließen
(48).
-
43
4.2 Epidemiologie, klinische Symptomatik und
Krankheitsverlauf
Betrachtet man zunächst die epidemiologischen Daten zur
Coxarthrose, so ist festzuhalten, dass es nur wenige Angaben über
die Häufigkeit der rapide
destruierenden Form gibt.
Während bei etwa 10-20 % der europäischen Bevölkerung die
radiologischen
Zeichen einer Coxarthrose nachweisbar sind, ist die klinische
Prävalenz nur
mit etwa 5 % anzusetzen. Pro Jahr werden in Deutschland pro 100
000
Einwohner etwa 100 Hüfttotalendoprothesen aufgrund einer
Coxarthrose
implantiert (31).
Sun et al. (87) gaben 1997 einen Überblick über die heterogene
Datenlage
zu Prävalenz und Inzidenz der Osteoarthrose. Die jährliche
Inzidenz der
klinisch manifesten Koxarthrose lag zwischen 10 und 195 pro 100
000
Personenjahren. Die radiologische Prävalenz lag bei Personen ab
dem 55.
Lebensjahr zwischen 0,9 % und 25 % bei Männern und variierte von
0,6 %
bis 16 % bei Frauen.
Charrois et al. (14) geben den Anteil der rapide destruierenden
Coxarthrose mit 5 bis 10 % aller Patienten mit einer degenerativen
Hüftgelenkserkrankung an.
In der Erstbeschreibung von Roux, Kerboull und Postel 1970 wird
eine Rate
von 5,67 % RDC von allen Coxarthroseoperationen angegeben
(80).
Auch Lequesne erwähnt im gleichen Jahr eine Häufigkeit von 5-6 %
aller
Coxarthrosepatienten der Klinik (48).
Bouvier (10) gibt 1985 eine Zahl von 3 % RDC aller in die
Klinik
aufgenommenen Patienten mit Coxarthrose an, während Dougados
1997 in
einer prospektiven Längsschnittbeobachtung von 436
ambulanten
Coxarthrosepatienten eine Rate von 9,4 % mit RDC nennt (24).
-
44
Der Altersdurchschnitt der Patienten mit rapide destruierender
Coxarthrose
wird in der Literatur mit 65 Jahren (Verteilung ca. 50 – 80
Jahre) angegeben
(7; 46). Das durchschnittliche Alter der von Rosenberg
operierten Patienten
lag bei 76,4 Jahren (79) und Conrozier fand in seiner
vergleichenden Arbeit
einen Durchschnitt von 71 Jahren der Patienten mit RDC, dagegen
nur 60,5
Jahre der Patienten mit gemeiner Coxarthrose (15).
In der vorliegenden Arbeit liegt der Altersdurchschnitt der
untersuchten
Patienten mit RDC bei 71,2 Jahren, in der HSC-Gruppe bei 67,3
Jahren.
In 80-90 % der Fälle weist die rapide destruierende Coxarthrose
eine
unilaterale Manifestation auf. Trevisan et al. (89) analysiert
den Fall eines
Patienten mit bilateraler Destruktion beider Hüften mit einem
zeitlichen
Intervall von 10 Monaten.
In der vorliegenden Arbeit war in allen Fällen mit RDC nur ein
Hüftgelenk
betroffen.
Die klinische Symptomatik der Coxarthrose ist geprägt durch
Schmerz und zunehmenden Funktionsverlust. Anamnestisch werden
vorzeitige Ermüdung
bei gewohnter Belastung, Einlaufsteifigkeit und leichtes Hinken
angegeben,
gefolgt von Einlaufschmerz, später auch ständiger
Belastungsschmerz mit
Reduzierung der Gehstrecke sowie Dauer- und Ruheschmerz.
Der Schmerz wird lokalisiert in Leiste, Trochanterregion und
Gesäß sowie
typisch ausstrahlend in den Oberschenkel bis Kniehöhe (34).
Die klinische Untersuchung zeigt anfangs eine diskrete
schmerzhafte
Einschränkung der Rotation und Abduktion, später auch der
Flexion.
Ein hinkendes Gangbild kann schmerzbedingtes Schonhinken,
Insuffizienzhinken als Folge einer zunehmenden Abduktoren-
und
Extensorenschwäche oder ein Verkürzungshinken aufgrund einer
fehlstatisch
bedingten funktionellen Beinverkürzung darstellen (31).
-
45
Im weiteren Verlauf können sich Atrophien der pelvitrochantären
Muskulatur
sowie Kontrakturen entwickeln, insbesondere im Sinne einer
Flexions-
Außenrotations-Adduktionskontraktur (34).
Die Algofunktionsscores bei Coxarthrose berücksichtigen die
Ausprägung
von Schmerz und Steifigkeit sowie Einschränkungen der
Beweglichkeit,
Funktion und Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL).
In der vorliegenden Arbeit wurden bei Verwendung des
WOMAC-Osteoarthroseindex und des Harris Hip Score zum Zeitpunkt der
Klinikaufnahme keine signifikant unterschiedlichen Indexwerte
bzw.
Punktwerte in den beiden Gruppen RDC und HSC ermittelt.
Dies ist dadurch erklärbar, dass es sich bei dem ausgewählten
Patientengut
in beiden Gruppen um Patienten mit fortgeschrittener Coxarthrose
handelt,
so dass wesentliche Unterschiede bezüglich
Schmerzausprägung,
Funktionseinschränkung und Alltagsaktivität nicht zu erwarten
sind.
Allerdings zeigte sich in der RDC-Gruppe bei 11 von 16 Patienten
(68,8%)
eine schmerzhaft fixierte Flexionskontraktur, während nur 2 von
12 (16,6%)
Patienten der HSC-Gruppe eine fixierte Kontraktur aufwiesen.
Unterschiede fanden sich auch in der subjektiv von den
Patienten
eingeschätzten präoperativ möglichen Gehstrecke, die in der
HSC-Gruppe
mit durchschnittlich noch 1204 m, in der RDC-Gruppe mit 397 m
angegeben
wurde.
In der Literatur wird die klinische Symptomatik ohne generelle
Unterschiede
zwischen beiden Gruppen entsprechend wiedergegeben.
Charakteristisch findet man jedoch auch das gehäufte Auftreten
einer
schmerzhaften Flexionskontraktur bei Patienten mit rapide
destruierender
Coxarthrose (45; 20).
Die wesentliche Bedeutung des Krankheitsverlaufes für die
Differenzierung der langsam progredienten hypertroph
sklerosierenden Coxarthrose von der
rapide destruierenden Form findet sich bereits in der
Begriffsbestimmung und
-
46
Definition der letzteren Arthroseform und wurde bereits in den
ersten
Veröffentlichungen als krankheitsspezifisch betont (27; 19; 45;
80).
Die Erkrankungsdauer seit Beginn der Symptomatik der betroffenen
Hüfte bis zur Diagnosestellung der manifesten fortgeschrittenen
Coxarthrose bzw.
Gelenkdestruktion, die dann zur Indikation zur
Totalendoprothesenimplantation führte, zeigte auch in der
vorliegenden
Arbeit eindeutige Unterschiede. Von den Patienten der HDC-Gruppe
wurde
die Erkrankungsdauer im Mittel mit 45,5 (+ 21) Monaten
angegeben,
während diese in der RDC-Gruppe nur 11,3 (+ 5,5) Monate
betrug.
Von Tron et al. (90) sowie von Lequesne (47) wird der
durchschnittliche
Knorpelverlust pro Jahr bei der gemeinen Coxarthrose auf 0,2 bis
0,3 mm
geschätzt, während es bei der rapide destruierenden Coxarthrose
innerhalb
von zwei Jahren in der Regel zu einem vollständigen Aufbrauch
des
Gelenkspaltes kommt. In der prospektiven Studie von Lequesne
(46) wird
eine Reduzierung der Gelenkspaltweite um 96 % in einem Jahr
angegeben.
4.3 Bedeutung laborchemischer Befunde In der vorliegenden Arbeit
wurden zum Zeitpunkt der präoperativen
Labordiagnostik einen Tag vor der Operation die
Blutkörperchen-
Senkungsgeschwindigkeit (BSG) und der Serumwert für das
C-reaktive
Protein (CRP) bestimmt.
Die übrige Routinelabordiagnostik erbrachte hämatologisch im
kleinen
Blutbild in allen Fällen normale Leukozytenzahlen. Der
bestimmte
Rheumafaktor im Serum war in allen Fällen negativ.
In der HSC-Gruppe betrug die BSG im Mittel 8,3 mm/1h zu 19,8
mm/2h, in der RDC-Gruppe im Mittel 22,1 mm/1h zu 47,9 mm/2h.
-
47
Die Bedeutung der Blutkörperchen-Senkungsgeschwindigkeit (BSG)
als ein
unspezifischer Parameter darf nicht zu hoch eingestuft
werden.
Die Beschleunigung zeigt eine gute Korrelation zur Intensität
der klinischen
Krankheitsaktivität und Floridität der Erkrankung. Der Wert
stellt einen
wichtigen Verlaufs- und Aktivitätsparameter dar und besitzt
hierfür eine hohe
Sensitivität. Es gelingt meist eine Differenzierung zwischen
entzündlicher und
nicht-entzündlicher Erkrankung (69).
Mehrere Autoren geben eine Beschleunigung der BSG über 20 mm in
der
ersten Stunde in nur 20 bis 30 % der Fälle der Patienten mit
nachgewiesener
RDC an (45; 80; 12).
Wenngleich ein erhöhter Wert in der Routinediagnostik nicht als
spezifisch
angesehen werden kann, sollte er bei unklaren Hüftschmerzen
bestimmt
werden, auch im Hinblick auf den differenzialdiagnostischen
Ausschluss
septischer und anderer entzündlicher Arthritiden, bei welchen
regelhaft
ausgeprägtere Beschleunigungen der BSG vorliegen.
Das C-reaktive Protein im Serum (CRP) wies in der HSC-Gruppe
einen mittleren Wert von 0,5 mg/dl auf, in der RDC-Gruppe betrug
dieser Wert 1,3
mg/dl.
Das C-reaktive Protein (CRP) stellt im Vergleich mit der BSG
einen
empfindlicheren Parameter dar. Als „Akute-Phase-Protein“ wird es
bei
entzündlichen und gewebsschädigenden Prozessen freigesetzt.
Normale CRP-Werte lassen akut-entzündliche, bakterielle und
meist auch
rheumatoide Erkrankungen ausschließen (69).
Das CRP ist bei der rapide destruierenden Coxarthrose meist
normal oder
gering erhöht. Conrozier et al. fand trotzdem einen bis zu
dreifach erhöhten
Wert im Vergleich zur gemeinen Coxarthrose (16).
-
48
Im Hinblick auf den rapiden Verlauf der Hüftdestruktion wäre die
Validierung
sensitiver und spezifischer Laborparameter im Sinne von
„Biomarkern“ der
Osteoarthrose von eminenter klinischer Bedeutung (29; 25).
Masuhara et al. haben 2002 bei der rapide destruierenden
Coxarthrose im
Vergleich mit Patienten mit gemeiner Coxarthrose signifikant
erhöhte Serum-
und Plasmakonzentrationen von Metalloproteinasen MMP-3 und
MMP-9
nachgewiesen (56; 57).
Die Bedeutung des „Cartilage Oligomeric Matrix Protein“ (COMP)
als
Prädiktor einer raschen Progression der Knorpelzerstörung
könnte
insbesondere für die Früh- und Verlaufsdiagnostik der rapide
destruierenden
Coxarthrose von Bedeutung sein (32).
Hohe COMP-Spiegel stellen einen möglichen brauchbaren Marker für
den
bereits veränderten Knorpelstoffwechsel am Beginn von Arthrosen
dar (30;
18).
COMP ist vorwiegend in der territorialen Matrix um Chondrozyten
lokalisiert
und ist wesentlich an der Chondrogenese beteiligt (36). Beim
Abbau von
Gelenkknorpel gelangt COMP zunächst in die Synovialflüssigkeit
und kann
dann quantitativ im Serum mittels ELISA erfasst werden.
Problematisch ist
jedoch die mangelnde Spezifität des COMP für hyalinen
Gelenkknorpel, da
es auch in anderen bindegewebigen Strukturen und der
Synovialmembran
vorkommt.
Garnero et al. (28) berichten 2003 über eine Untersuchung von 12
Patienten
mit rapide destruierender Coxarthrose und 28 Patienten mit
langsam
progredienter sklerosierender Coxarthrose, bei welchen die
Degradation des
Typ-II-Kollagen durch die Urinkonzentration des C-terminalen
Crosslink-
Telopeptids des Kollagen Typ II (CTX-II) bestimmt wurde. Dabei
fanden sich
signifikant erhöhte Konzentrationen bei den Patienten mit RDC im
Vergleich
zu der langsam progredienten Coxarthrose-Gruppe. Auch bestand
eine
-
49
Korrelation erhöhter Werte zur radiologisch gemessenen
Gelenkspaltverschmälerung.
Die Autoren kommen zu dem Schluß, dass CTX-II einen
brauchbaren
molekularen Marker für die Identifizierung von
Coxarthrosepatienten mit
einem hohen Risiko für eine rapide Gelenkdestruktion darstellen
kann.
Conrozier et al. (17) können allerdings in einer im Jahre
2004
veröffentlichten fallkontrollierten Cross-over-Studie an 50
Patienten im
Vergleich von hypertrophen Coxarthrosen mit „atrophen“
destruierenden
Formen keine signifikanten Unterschiede für CRP, COMP,
Hyaluronsäure,
TIMP-1, Typ-I-Prokollagen, CTX-I oder MMP-1 nachweisen.
4.4 Interpretation und klinische Konsequenzen der radiologischen
und mikroradiographischen Ergebnisse Neben dem klinischen
Krankheitsverlauf, der bei Patienten mit rapide
destruierender Coxarthrose meist innerhalb eines Jahres zur
Indikation zur
Totalendoprothesenimplantation führt, stellen die radiologisch
fassbaren
Veränderungen spezifische Kriterien für die Diagnosestellung
und
Unterscheidung von der hypertroph sklerosierenden Coxarthrose
dar.
In der vorliegenden Arbeit wiesen die Hüftgelenke der HSC-Gruppe
die
bekannten charakteristischen Zeichen der Coxarthrose auf:
Gelenkspaltverschmälerung, subchondrale Sklerosierung,
Osteophytenbildung, Zysten und Pseudozysten sowie
kraniolaterale
Subluxation.
Die präoperativen Aufnahmen der Hüftgelenke der RDC-Gruppe
dagegen
zeigten folgende Merkmale:
symmetrische Gelenkspaltverschmälerung bis hin zum totalen
Verlust des
radiologisch darstellbaren Gelenkspaltes, atrophe
Knochenreaktion mit
-
50
kortikaler Erosion, kleinzystische Destruktion und
sekundärer
Substanzverlust des Femurkopfes mit Destruktion des
Hüftgelenkes.
Diese spezifischen Veränderungen fanden sich auch in den
mikroradiographischen Aufnahmen der gefertigten frontalen
Femurkopfscheiben verdeutlicht wieder.
Die rasche Progredienz der Gelenkdestruktion in der RDC-Gruppe
konnte
auch in der Analyse der vorliegenden Röntgenaufnahmen seit
Erstvorstellung in der Klinik bzw. im Vergleich mit den extern
ambulant
gefertigten Aufnahmen festgestellt werden. In Unterscheidung zu
den
langsam über Jahre hinweg sich entwickelnden Zeichen der
hypertroph
sklerosierenden Coxarthrose fand sich in der RDC-Gruppe eine
rasche
Progredienz, die innerhalb eines Jahres bereits zu einer
fortgeschrittenen
oder völligen Destruktion des Hüftgelenkes führte.
Waren zum Zeitpunkt der Indikationsstellung zur Operation
bereits eindeutige
Zeichen einer RDC radiologisch nachweisbar, so entwickelte sich
bis zum
Operationszeitpunkt innerhalb von 6 Monaten eine Destruktion
des
Femurkopfes.
Dieser spezifische rapide Verlauf der radiologisch
nachweisbaren
destruierenden Gelenkveränderungen findet sich auch in der
Literatur
wieder.
Rosenberg et al. (48) berichten 1992 über die retrospektive
Analyse von 24
operierten Patienten mit RDC mit einer durchschnittlichen
Symptomdauer
von 1,4 Jahren. Andere Ursachen für die Gelenkzerstörung wie
Femurkopfnekrose, Infektion, rheumatoide Arthritis,
Stoffwechselerkrankungen oder neurologische Ursachen wurde
ausgeschlossen. Die Röntgenbefunde waren typisch: in 70 %
bereits
Femurkopfdestruktion mit Subluxationstendenz, in allen Fällen
hochgradige
Gelenkspaltverschmälerung und subchondrale Zysten. Osteophyten
waren
gar nicht oder nur gering ausgeprägt nachweisbar. Bei 9
Patienten standen
frühere Aufnahmen zur Verfügung, durchschnittlich 18 Monate vor
der
-
51
Operation, welche alle nur milde Zeichen der allgemeinen
Coxarthrose
aufwiesen.
Bock et al. (8) haben 1993 über 27 Hüftgelenke berichtet mit
einer
durchschnittlichen Dauer von 14 Monaten bis zur radiologisch
nachgewiesenen Gelenkdestruktion nach anfänglich negativem
Röntgenbefund im Rahmen der schmerzbedingten Erstkonsultation,
bei
Ausschluss eines Falles mit einem Intervall von 5 Jahren sogar
nur 4
Monate. Die Autoren fanden ebenfalls einen progressiven Verlust
des
Gelenkspaltes, nur geringe Sklerosezeichen, keine Osteophyten in
22 Fällen
sowie in 70 % eine hochgradige Femurkopfdestruktion.
Llauger et al. (50) fassen die radiologischen
differenzialdiagnostischen
Zeichen der nichtseptischen „Monoarthritis“ zusammen und kommen
zu den
gleichen Ergebnissen wie die o.g. Autoren sowie die vorliegende
Arbeit.
In klinischer Hinsicht fällt sowohl in der Literatur als auch
bei unserem
Patientengut der späte Zeitpunkt der Diagnosestellung mit
nativradiologischen Mitteln auf. Während zum Zeitpunkt der
ambulanten
Erstkonsultation aufgrund des Leitsymptoms Schmerz häufig ein
unauffälliger
Befund oder allenfalls diskrete Zeichen einer beginnenden
gemeinen
Coxarthrose vorliegen, zeigt sich bei Indikationsstellung
zur
Endoprothesenimplantation in der Regel innerhalb eines Jahres
oder in
wenigen Monaten eine hochgradige Gelenkdestruktion.
Auf die mangelhafte Erfassbarkeit von Frühstadien der
Coxarthrose mit
konventioneller Röntgendiagnostik haben Locher, Ganz et al. (51)
2001 bei
der allgemeinen Coxarthrose hingewiesen: in einer retrospektiven
Analyse
von Röntgenaufnahmen der Hüfte von 30 Patienten durch zwei
Orthopäden
und einen Radiologen wurden die konventionellen Röntgenbilder in
20 % der
Fälle als normal beurteilt, obwohl das ebenso vorliegende
Arthro-MRT und
der intraoperative Befund in 90% einen substantiellen
Knorpelschaden
zeigten.
-
52
Auf die Stärke der Magnetresonanztomografie, den Knorpel
hinsichtlich
Volumen und struktureller Veränderungen sichtbar zu machen,
weisen auch
Zacher et al. 2006 hin (98). Durch geeignete Wahl der Parameter
könnten
selbst innerhalb des Knorpels gelegene pathologische
Veränderungen
sichtbar gemacht werden, auch wenn eine qualitative Darstellung
des
hyalinen Knorpels bisher nicht eindeutig validiert ist.
Die Bedeutung der MRT speziell für die Diagnose der rapide
destruierenden
Coxarthrose haben 2002 Boutry et al. an 12 Patienten mit RDC
analysiert
(9). Allerdings erfüllten die eingeschlossenen Patienten bereits
die Kriterien
einer RDC zum Zeitpunkt der MRT-Untersuchung, wiesen also
bereits einen
Knorpelverlust von über 2 mm oder eine Gelenkspaltverschmälerung
von 50
% in einem Jahr auf. Die MRT-Befundung zeigte in 100% der Fälle
einen
Gelenkerguss, in 100 % ein Knochenmarksödem am proximalen
Femur,
83 % am Acetabulum, in 92 % eine Femurkopfabflachung und in 83
%
zystenartige subchondrale Defekte. Des Weiteren wurden Linien
von
geringer Signalintensität im Bereich der Femurepiphysen,
streifenartige
Zonen geringer Signalintensität im subchondralen Knochen des
Femurkopfes
und fokale Signalabnormitäten in den umgebenden Weichteilen
gefunden.
Eine prospektive Untersuchung zur Validierung
kernspintomografischer
Befunde in Frühstadien der rapide destruierenden Coxarthrose
wäre zur
Abklärung der Bedeutung dieses Untersuchungsverfahrens für eine
frühere
Diagnosestellung wünschenswert (92).
Die verbesserte Differenzierung des Degenerationsgrades des
Gelenkknorpels durch hochauflösende MRT und damit
frühzeitige
Diagnosestellung der RDC könnte die Indikationsstellung zum
endoprothetischen Gelenkersatz positiv beeinflussen.
Die Analyse von Krankenblättern früherer Jahre der
Orthopädischen Klinik
Wichernhaus zeigte, dass in einigen Fällen bei Patienten mit RDC
ohne
nativradiologisch erkennbare fortgeschrittene
Gelenkdestruktion
gelenkerhaltende Operationen mit offener Synovektomie
durchgeführt
-
53
wurden. In der Mehrzahl der Fälle waren schlechte Ergebnisse
mit
anschließend dennoch rascher Gelenkdestruktion zu verzeichnen.
Die
Möglichkeit einer präoperativen kernspintomografischen
Darstellung der
bereits bestehenden Knorpeldegeneration hätte die Einschätzung
der
prognostischen Wertigkeit einer alleinigen Synovektomie
relativieren können.
Des Weiteren stellt eine möglichst frühzeitige Diagnosestellung
einen
wichtigen Aspekt im Hinblick auf die endoprothetische Versorgung
der
Patienten dar. Zum einen sind dadurch Phasen hochgradiger
Schmerzen
und Mobilitätsverlust rechtzeitig vermeidbar, zum anderen lässt
die zeitnahe
Implantation einer Totalendoprothese technische und
biomechanische
Probleme der Prothesenverankerung reduzieren, die durch eine
zunehmende ossäre Destruktion bedingt werden. Die Kenntnis
einer
zugrundliegenden RDC erfordert neben einer totalen Synovektomie
eine
sorgfältige Bearbeitung der Verankerungsflächen mit
Resektion
bindegewebiger zystischer Veränderungen, Anfrischung der
ossären
Oberflächen und evtl. eine Spongiosatransplantation. Außerdem
ist die
Verwendung spezieller Implantate mit entsprechender
Oberflächenstruktur
zu erwägen, um die össäre Integration zu verbessern und
osteolytisch
bedingte frühzeitige Pfannenlockerungen zu vermeiden.
-
54
4.5 Pathogenetische und strukturelle Besonderheiten der rapide
destruierenden Coxarthrose In der vorliegenden Arbeit wurden
sämtliche am Operationstag asservierten
Präparate in Form von frontalen zentralen Femurkopfscheiben und
der
Hüftgelenkskapsel mit Synovialmembran einheitlich prozessiert
und
histopathologisch sowie immunhistochemisch untersucht.
Die Gelenkflächenmorphologie der langsam progredienten,
hypertroph sklerosierenden Coxarthrose zeigt dabei eine
hypertrophierte und weitgehend intakte Kortikalis unterhalb des
hochgradig verschmälerten
Knorpels, der tiefe Substanzdefekte bis zum vollständigen
Verlust aufweist.
Geröllzysten sind vom subchondralen Knochen bedeckt. Es zeigt
sich eine
ausgeprägte Bildung von Osteophyten und Randexostosen.
Der fibrillierte und fissurierte hyaline Knorpel zeigt das
typische
Degradationsmuster mit Proteoglykan- und Kollagen-Typ-II-Verlust
sowie
eine erhöhte perizelluläre Expression von Kollagen-Typ-VI.
Die Synoviapräparate zeigen eine ausgeprägte Kapselfibrose mit
nur
geringer Aktivierung der Synoviozyten. Lymphoplasmazelluläre
Infiltrate
fehlen ganz oder sind nur in geringer Ausprägung fokal
nachweisbar.
Dagegen zeigen die histologischen Präparate der Hüftgelenke mit
rapide destruierender Coxarthrose ein charakteristisches Bild mit
vollständigem Knorpelverlust mit schwerer kortikaler
Knochenerosion. Es finden sich tiefe
kraterartige Zysten, gefüllt mit fibrösem Gewebe, das
nekrotische Knorpel-
und Knochenfragmente einschließt. Chondroides Reparationsgewebe
bildet
einen pilzförmigen Regeneratknorpel, der aus metaplastischen
Knorpelzellnestern entsteht, welche eine charakteristische
Proteoglykan- und
Kollagenverteilung aufweisen: Aggrekan und Kollagen-Typ-II
liegen vermehrt
in den Wurzelbereichen vor, während Kollagen-Typ-VI eine
homogene
Verteilung zeigt. Das Kollagen-Typ-I lässt sich wiederum
verstärkt in den
basalen Knorpelzellnestern nachweisen.
-
55
Die Destruktion des kortikalen und subchondralen Knochens mit
Eröffnung
des Markraums führt zur Stimulierung und Proliferation
metaplastischer
Chondrozyten aus Stammzellen. Dieser dadurch entstehende
Regeneratknorpel ist bei allen untersuchten Präparaten der
RDC-Gruppe
nachweisbar.
Typisch zu unterscheiden ist auch die synoviale Reaktion bei der
RDC,
welche eine deutlich geringere Kapselfibrose zeigt. Vielmehr
findet sich eine
ausgeprägte villöse Hyperplasie mitdeutlicher
Synoviozytenproliferation. Es
besteht das Bild einer aktivierten Detritussynoviitis . Neben
einer diffusen
lymphozytären Infiltration finden sich auch fokale
Lymphozytenaggregate.
Die Arthrose ist morphologisch durch einen progredienten Verlust
der
Knorpelmatrix, Sklerosierung der subchondralen Knorpelareale und
eine
partielle Beteiligung der Synovialmembran charakterisiert.
Dieser Vorgang
unterscheidet sich hinsichtlich der Geschwindigkeit der
Knorpelzerstörung,
der destruktiven oder sklerosierenden Veränderungen des
Knochens, der
reparativen Vorgänge und im Hinblick auf die Form der Synoviitis
deutlich
bei der rapide destruierenden Coxarthrose im Vergleich zur
hypertroph
sklerosierenden Form.
Die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix wird durch
das
Zellverhalten der Chondrozyten mit geringer metabolischer
Aktivität und
stabilen Phänotyp geprägt. Im Verlaufe der Arthrose treten
Aktivierungs- und
Differenzierungsvorgänge auf, die Strukturbestandteile wie das
Kollagen-
Typ-II und Aggrekan als auch regulatorische Proteine und
matrixdegradierende Metalloproteinasen betreffen (76; 52; 85;
3).
Es ist noch nicht geklärt, ob die rapide Knorpelzerstörung bei
der RDC durch
eine gesteigerte Synthese degradierender Enzyme mit erhöhter
Proteasenaktivität ausgelöst wird. Masuhara et al. (63) wiesen
eine
gesteigerte Syntheseaktivität von Matrixmetalloproteinasen MMP-3
und
MMP-9 in Fibroblasten aus dem Bindegewebe der subchondralen
zystischen
Defekte bei Patienten mit RDC nach, nicht jedoch bei Patienten
mit HSC.
-
56
Verschiedene Autoren haben in früheren Untersuchungen
postuliert, dass die
rapide destruierenden Coxarthroseformen mit intraartikulären
Ablagerungen
von Hydroxylapatit assoziiert wären, die eine gesteigerte
Knochenresorption
durch Makrophagen in Anwesenheit von Prostaglandin E2
stimulieren
würden (1; 44). Calciumphosphat und Calciumpyrophosphat wird
auch in Gelenkflüssigkeiten von Patienten mit manifester Arthrose
nachgewiesen, bei
radiologisch möglichem Nachweis der artikulären Verkalkungen
wird von
„Chondrokalzinose“ gesprochen. Die pathogenetische Bedeutung für
die Entstehung einer Arthrose ist jedoch zweifelhaft (62; 22; 43).
In dem hier untersuchten Patienten- und Untersuchungsgut waren
keine
derartigen Veränderungen an den femoralen oder acetabulären
Gelenkflächen nachzuweisen.
Komiya et al. (39) postulierten eine erhöhte Aktivität
„knochenresorbierender
Faktoren“ wie proteolytische Enzyme und Zytokine. So wurden
erhöhte
Spiegel von Prostaglandin E2, Interleukin-1ß, MMP-2 und MMP-3 in
der
Gelenkflüssigkeit bestimmt. Es war jedoch keine Korrelation
zwischen der Konzentration der enzymatischen Aktivität
knochenresorbierender Faktoren
und dem Ausmass der Gelenkdestruktion nachzuweisen. Eine Rolle
spielt
hier die Anwesenheit des Metalloproteinasen-Inhibitors TIMP, der
in Fällen
mit ausgeprägter Gelenkdestruktion in hoher Konzentration
vorliegt (37; 58).
Da Mitrovic (61) ischämische Knochennekrosen in Hüftköpfen von
Patienten
mit RDC nachgewiesen hat, nimmt Mohr (62) an, dass die erhöhte
Aktivität
„knochenresorbierender Faktoren“ in der Synovia nicht Ursache,
sondern
Folge des Knochenuntergangs sei. In der Studie von Mitrovic (61)
waren
ischämische Knochennekrosen konstant im subchondralen Knochen
des
Femurkopfes nachweisbar, bei 5 von 9 Fällen war die Hälfte des
oberen
Femurkopfanteiles betroffen. Auch Laroche et al. (42)
diskutieren die mögliche Rolle einer ischämischen
Hüfterkrankung für die Entstehung einer rapide destruierenden
Coxarthrose
anhand eines Fallberichtes. Einen Nachweis dieser Hypothese
können die
Autoren jedoch nicht führen.
-
57
Ryu et al. kommen aufgrund einer retrospektiven
kernspintomografischen
Studie bei 18 (von 600) Patienten mit einer ischämischen Nekrose
des
gesamten Femurkopfes und einer konsekutiven rapiden
Gelenkzerstörung
ebenfalls zu der Vermutung, dass eine ischämische Genese einen
Grund für
die Entwicklung einer RDC darstellen könnte, wenn jene den
gesamten
Femurkopf betreffe.
Die Bedeutung der Mikrovaskularität für die Pathogenese der
rapide
destruierenden Coxarthrose versuchten Yamakawa et al. (95)
herauszuarbeiten. Es wurden 6 Femurköpfe von Patienten mit RDC
und 6
Femurköpfe von Patienten mit sekundärer Coxarthrose aufgrund
einer
Hüftdysplasie untersucht. Es konnte eine signifikant höhere
Gefäßdichte und
Osteoklastenzahl bei den RDC-Hüftköpfen nachgewiesen werden.
Die
Autoren interpretieren die nachgewiesene Hypervaskularität als
wichtigen
pathogenetischen Faktor bei der Gelenkdestruktion im Rahmen der
RDC.
Yamamoto et al. (96; 97) diskutieren die Rolle subchondraler
Insuffizienzfrakturen für die Entwicklung einer rapiden
Gelenkdestruktion und
haben in der Region der knöchernen Einbrüche im Knochenmark
histopathologisch granulomatöse Nester mit eingeschlossenem
amorphen
Detritus, Knochen- und Knorpelfragmenten sowie Histiozyten
und
Riesenzellen nachgewiesen. Dies deckt sich mit der in der
vorliegenden
Arbeit nachgewiesenen Struktur der Zysten mit kortikaler
Erosion.
Diese fokale Chondro- und Osteometaplasie der Knochenmarkzellen,
die als
Inseln von Faserknorpel oder als Areale mit metaplastischer
Knochenneubildung imponieren, hat auch bereits Milgram in
einer
morphologischen Studie 1983 beschrieben (60).
-
58
Die Mitreaktion der Synovialmembran im Rahmen der Osteoarthrose
wird in
frühen Stadien durch molekulare Degradationsprodukte des
Knorpelabbaus,
später durch komplette Knorpel- und Knochenfragmente initiiert
(62; 26; 84).
Die akzeptierten Modelle der Arthroseentstehung sehen den
Knorpel als den
Ort der primären Läsion und Veränderungen der Synovialmembran
als Folge
der Knorpeldegeneration (71; 62; 4).
Bei einigen Formen der Osteoarthrose-assoziierten Synovialitis
scheint
jedoch eine Kombination von chondralen und synovialen
Veränderungen
pathogenetisch bedeutsam zu sein (66; 21; 2; 23).
In der Literatur wird neben der hyperplastischen Synovialitis
mit
lymphozytären Infiltraten die Detritusform genannt, die mit
makromolekularem Knorpel- und Knochendetritus durchsetzt ist
(62; 26; 6).
Eine differenziertere Unterteilung nimmt Oehler (67) aufgrund
seiner
histomorphologischen Untersuchung der arthroseassoziierten
Synovialitis vor
und beschreibt vier Varianten:
- eine villös-hyperplastische Form ohne wesentliches
zelluläres
entzündliches Infiltrat (Frühstadium)
- eine entzündliche Form mit villöser Hyperplasie und mäßig
ausgeprägten lymphozytären Infiltrat mit zahlreichen
lymphozytären
Aggregaten
- eine Form mit ausgeprägter Kapselfibrose
- eine Detritusform mit makromolekularem Knorpel- und
Knochendetritus .
In der vorliegenden Arbeit konnte dargelegt werden, dass die
Synovialitis bei
der hypertroph sklerosierenden Coxarthrose durch eine
ausgeprägte
Kapselfibrose geprägt ist. Es findet sich nur eine geringe
Proliferation der
Deckzellschicht mit nur vereinzelt nachweisbaren
Entzündungsinfiltraten.
-
59
Die Synovialitis bei der rapide destruierenden Coxarthrose zeigt
dagegen
Elemente aus der Detritusform mit inkorporierten Knorpel-
und
Knochenfragmenten sowie aus der entzündlichen Variante mit
villöser
Hyperplasie, lymphoplasmazellulären Aggregaten und fokalen
histiozytären
Ansammlungen.
Die Progredienz der Gelenkdestruktion scheint bei der rapide
destruierenden
Coxarthrose wesentlich von der ausgeprägten synovialen Reaktion
mit
unterhalten zu werden. Die von den aktivierten Synoviozyten in
die
Synovialflüssigkeit sekretierten knorpeldegradierenden
Proteasen,
insbesondere MMP-1, MMP-3 und MMP-13 haben wie die katabole
Stimulierung der Knorpelzellen durch Zytokine wie Interleukin-1
und -6 sowie
Tumornekrosefaktor TNF-alpha eine wichtige Rolle bei der
rapiden
Knorpeldegradation (23).
-
60
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