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SENDETERMIN Do, 11.4.2019 | 21:00 Uhr | SWR Fernsehen

Arthrose und Gelenkverschleiß Knorpelimplantation anstatt künstliches Knie-Gelenk?

Millionen Deutsche leiden unter schmerzhaftem Knorpelverschleiß und denken über eine Gelenkprothese nach. Das Implantieren von Knorpel eröffnet neue Möglichkeiten, allerdings nur unter bestimmten Voraussetzungen.

Knorpel – ein kompliziertes Gewebe

Es geht um eine nur wenige Millimeter dicke Knorpel-Schicht, mit der etwa im Knie die Knochenenden von Oberschenkel (Femur) und Schienbein (Tibia) überzogen sind. Sie bildet einen Puffer zwischen den beiden großen Knochen des Beins und verhindert so den direkten, schmerzhaften Kontakt der Knochenoberflächen. Eine der Besonderheiten des Knorpelgewebes ist, dass es sich nach einer Verletzung oder einer Abnutzung nur sehr schwer wieder regeneriert.

Ein Knochenbruch heilt schnell von alleine ab, genauso wie eine Wunde in der Haut. Bei Knorpel ist das anders. Der Grund: Hier gibt es nur wenige Blutgefäße, wodurch der gesamte Stoffwechsel der Zellen extrem langsam abläuft (sog. bradytrophes Gewebe).

Nach einer Verletzung entsteht ein minderwertiger Faserknorpel, der deutlich schlechtere Eigenschaften als gesunder hyaliner Knorpel bezüglich seiner Belastbarkeit hat. Nach Verletzungen am Gelenkknorpel versucht man deshalb, durch einen operativen Eingriff die Bildung von höherwertigem Regenerationsknorpel anzuregen.

Es stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung:

1. Regenerationsknorpel durch minimalinvasiven Eingriff

Bei kleinen Verletzungen, die klar umschrieben sind, wird während einer Arthroskopie die knöcherne Unterlage des verloren gegangenen Knorpels mit chirurgischen Instrumenten geöffnet (Mikrofrakturierung).

Minimalinvasiver Eingriff im OP-Saal

In einem minimalinvasiven Eingriff können in das Kniegelenk neue Knorpelzellen gesetzt werden

Aus dem Knochenmark treten durch diesen minimalinvasiven Eingriff Stammzellen in die betroffene Stelle ein. Sie vermischen sich auf der Knochenoberfläche mit dem Blutgerinsel und bilden dort einen neuen Regenerationsknorpel. In der Regel kommt es in der Folge zu einer deutlichen Schmerzabnahme.

Alternativ zu diesem Verfahren können auch kleine Knorpelzylinder aus einer anderen Stelle des Knies gewonnen werden, die dann in den Defekt eingesetzt werden (osteochondrale Transplantation/OCT). Diese Knorpel-Knochen-Transplantation eignet sich besonders, wenn im Rahmen der Verletzung auch der Knochen unter dem Knorpel beteiligt war.

2. Knorpelvermehrung im Labor

Sind größere Areale des Knorpels verletzt, werden heute vor der Knorpelimplantation zunächst geringe Knorpelproben aus dem Knie entnommen und dann im Labor vermehrt. Zwei bis drei kleine Knorpelzylinder aus einer gesunden Knorpelstelle im Gelenk reichen dazu aus. In dieser Knorpelprobe sind ausreichend knorpelbildende Zellen (Chondrozyten) enthalten, die im Labor herausgelöst und anschließend im Brutschrank vermehrt werden. Aus wenigen hunderttausend Zellen werden so bis zu 20 Millionen. Der Vorgang dauert etwa zwei bis drei Wochen.

Knorpelbildende Zellen (Chondrozyten) werden aus einer Knorpelprobe gewonnen und im Brutschrank von wenigen hunderttausend auf bis zu 20 Millionen Zellen vermehrt

Knorpelbildende Zellen (Chondrozyten) werden aus einer Knorpelprobe gewonnen und im Brutschrank von wenigen hunderttausend auf bis zu 20 Millionen Zellen vermehrt

Die neugebildeten Zellen werden dem Patienten anschließend in die verletzte Knorpelregion implantiert. Es dauert ca. ein halbes Jahr, bis die implantierten Zellen dort an Ort und Stelle einen neuen Knorpel gebildet haben. Das Verfahren wird autologe Chondrozyten Transplantation (ACT) genannt.

Der Begriff „autolog“ bedeutet, dass es sich um körpereigene Zellen handelt und deshalb keine Gefahr der Abstoßung besteht, wie es bei der Implantation von körperfremden Geweben oder Materialien immer befürchtet werden muss. Je nach Labor werden die neuen Chondrozyten dem Operateur entweder in einem Gel oder als viele kleine Kügelchen geliefert, bevor er sie in die Knorpelverletzung implantiert.

3. Nasenknorpel-Probe statt Kniespiegelung

Bei einem dritten Verfahren, lässt man die Zellen in eine Membran diffundieren, die später im Knie durch Nähte an den Knorpelrändern fixiert wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Durchführung der Naht nicht minimalinvasiv erfolgen kann, sondern das Knie dazu geöffnet werden muss.

Das Modell eines Knies zeigt, wo der wichtige Knorpel in gesundem Zustand platziert ist

Das Modell eines Knies zeigt, wo der wichtige Knorpel in gesundem Zustand platziert ist


Alle drei Verfahren zeigen sich bei größeren Defekten bisher als erfolgreich, werden aber noch in größeren Sammelstudien, an denen mehrere internationale Kliniken beteiligt sind, getestet. Eine Besonderheit unter den drei Verfahren weist dabei die „nose-to-knee-Technik“ auf: Dabei wird die Ausgangsknorpel-Probe aus dem Nasenknorpel entnommen. Das hat den Vorteil, dass der Knorpel hier sehr leicht entnommen werden kann und deshalb auf eine Arthroskopie des Knies verzichtet werden kann.

Behandlungserfolg - unter bestimmten Bedingungen

Auch wenn die genannten drei Verfahren in den Fachkliniken, in denen zurzeit die Studien laufen, mit großem Erfolg eingesetzt werden, ist der Erfolg nur einstellt und von Dauer ist, wenn weitere Fehler im Gelenk, wie zum Beispiel zu lange Gelenkbänder oder X-Beine mitkorrigiert werden. Denn oft sind sie die Ursache für eine krankhafte Knorpelabnutzung.

Erfolgt die Operation nach allen Regeln der Kunst, können sich die Schmerzen in der Regel nach einer vorübergehenden Schienung und anschließender Physiotherapie deutlich bessern, und das Gelenk kann wieder mehr belastet werden. Außerdem hat der Eingriff eine Arthrose-vorbeugende Funktion, denn er verhindert ein beschleunigtes Voranschreiten des Knorpelabbaus in Folge der Verletzung.

Eine Gelenkverletzung, die zu dauerhaften Beschwerden führt, sollte also immer ärztlich abgeklärt werden, da sie unbehandelt zu einer vorzeitigen Arthrose führen kann!

Keine Knorpelimplantation bei Altersarthrose

Eine altersbedingte Arthrose, die mit einem großflächigen Knorpelabbau einhergeht, kann mit den beschriebenen Implantationstechniken noch nicht therapiert werden, das die Verfahren sich aktuell nur für lokal begrenzte Verletzungen eignen. Das heißt: Bei einer Gelenkarthrose, die zu starken Beschwerden führt, besteht zurzeit nur die Möglichkeit, auf eine Gelenkprothese auszuweichen.

Zum Vergleich: Links ein lokal begrenzter Knorpelschaden - rechts ein großflächiger Knorpelverlust durch Arthrose

Zum Vergleich: Links ein lokal begrenzter Knorpelschaden - rechts ein großflächiger Knorpelverlust durch Arthrose

Die Knorpelimplantation beugt zwar einer vorzeitigen Arthrose nach Knorpelverletzungen vor, aber um damit eine großflächige, altersbedingte Arthrose therapieren zu können, müssen in den kommenden Jahren noch einige wissenschaftliche Hürden genommen werden.