Dokument: Parameter des oxidativen und nitrosativen Stress als prädiktive Biomarker der Gonarthrose

Titel:	Parameter des oxidativen und nitrosativen Stress als prädiktive Biomarker der Gonarthrose
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=45438
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20180403-115011-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Joseph, Laura [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,24 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 30.03.2018 / geändert 30.03.2018
Beitragende:	PD Dr. Zilkens, Christoph [Gutachter] Prof. Dr. med. Gehrmann, Sebastian [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Hintergrund: Arthrose ist eine der häufigsten chronisch-degenerativen Erkrankungen, die zu Schmerzen, Bewegungseinschränkungen und bleibender Behinderung führt 10. Die genauen pathophysiologischen Entstehungsmechanismen auf molekularer und zellulärer Ebene sind bis heute noch nicht ausreichend verstanden, obwohl einige Risikofaktoren wie beispielsweise Alter, Übergewicht und vorausgegangene Gelenkverletzungen als gesichert gelten 124–126. Zunehmend wird biochemischen Faktoren eine zentrale Rolle in der Arthrose-Entstehung zugeschrieben. Eine wichtige Rolle scheint hierbei oxidativer und nitrosativer Stress zu spielen 29,55,111. Ziel der Arbeit war die Identifikation von biologischen Substanzen, welche die degenerativen Veränderungen eines arthrotisch-veränderten Gelenkes widerspiegeln und somit als Biomarker des Gelenkschadens fungieren können. Hierfür wurde exemplarisch das Kniegelenk in den Mittelpunkt gestellt 169. Methode: Zunächst wurde eine Methode zum immunhistochemischen Nachweis von 3-Nitrotyrosin und 8-Isoprostan F2α als Parameter des oxidativen und nitrosativen Stress in der Synovialmembran entwickelt. Hiernach wurden Synovialmembranen (immunhistochemisch), Synovialflüssigkeit und Serum (jeweils mittels kompetitivem ELISA) von Patienten mit Gonarthrose (n=24) und Patienten mit Meniskopathie (n=11) und Kreuzbandrupturen (n=34), die als Kontrollgruppen fungierten, auf das Vorhandensein beider Marker untersucht. Zuletzt wurden diese untereinander und mit klinisch und radiologisch erhobenen Charakteristika der Patienten (Schmerzniveau, BMI, Arthrosegrad nach Kellgren/Lawrence und Outerbridge) korreliert, um ihr Potential als nicht-invasiv gewinnbaren Biomarker der Gonarthrose zu fungieren, zu bestimmen 169. Ergebnisse: In den Synovialmembranen aller Versuchsgruppen waren 3-Nitrotyrosin und 8-Isoprostan F2α nachweisbar. Während sich im 3-Nitrotyrosin-Level keine signifikanten Mittelwertsunterschiede zeigten, war das 8-Isoprostan F2α-Level der Probanden mit Gonarthrose im Vergleich zu den Kontrollgruppen „Meniskopathie“ (p=0,04) und „Kreuzbandruptur“ (p=0,01) signifikant höher. 3-Nitrotyrosin und 8-Isoprostan F2α waren auch in der Synovialflüssigkeit und im Serum aller Versuchsgruppen nachweisbar, wobei sich lediglich deskriptiv ein höherer Level beider Marker in der Gruppe „Gonarthrose“ zeigte. Eine signifikante Korrelation zwischen Synovialflüssigkeit und Serum zeigte sich für keinen der Marker. Die 3-Nitrotyrosin- und 8-Isoprostan F2α -Level korrelierten mit dem Arthrosegrad nach Outerbridge 169. Schlussfolgerung: Oxidativer und nitrosativer Stress scheint via Inflammation in der Pathogenese der Gonarthrose eine Schlüsselrolle zu spielen. Als Oxidations-Marker konnten 3-Nitrotyrosin und 8-Isoprostan F2α identifiziert werden, sodass ihre Funktion als prädiktive Biomarker der Gonarthrose geprüft werden konnte. Was sie als solche qualifiziert, ist die Möglichkeit ihres validen Nachweises in leicht zugänglichem Gewebe, sowie ihre Korrelation mit etablierten diagnostischen Kriterien der Arthrose. Ob die Marker jedoch spezifisch für die Gonarthrose sind und in welchem Gewebe die Marker bestimmt werden müssen, um eine sichere Aussage über das Maß der Gelenkschädigung treffen zu können, bleibt derzeit noch unklar und muss in Folgestudien untersucht werden. Sollten sich die Marker als Biomarker qualifizieren, so ergäben sich hieraus neue präventive, diagnostische und therapeutische Ansätze 169. Background: Osteoarthritis (OA) has become a very common and devastating chronical desease leading to pain, mobility disability and invalidity 10. Although some risk factors, like age, obesity and previous joint injury are well established, the exact pathogenesis of OA on a cellular and molecular level remains less understood 124-126. Increasingly it is assumed that biochemical forces play a decisive role in the pathogenesis of OA. It appears that oxidative and nitrosative stress play an important role in it 29,55,111. The objective of this study was to identify biological substances, which reveal the degenerative changes of an osteoarthrotic joint and therefore could serve as a biomarker of advanced joint injury. In our study we focused on joint injury of the knee 169. Method: First, we developed a method for an immunohistochemical detection of 3-nitrotyrosine and 8-isoprostane F2α as markers of oxidative damage in the synovial membrane of the knee joint. Afterwards we analyzed the synovial membrane (via immunohistochemistry), the synovial fluid and serum (via competitive ELISA) of patients suffering from gonarthrosis (n=24), meniscopathy (n=11) and cruciate ligament rupture (n=34), which functioned as a control group, on both markers. Finally, we correlated them with the patients‘ clinical and radiographic features (pain level, BMI, Kellgren/Lawrence and Outerbridge grading system for OA) to test their potential of serving as easily accessible biomarker of gonarthrosis 169. Results: 3-nitrotyrosine and 8-isoprostane F2α were detected in all experimental groups. While there was no difference in the mean level of 3-nitrotyrosine, the mean level of 8-isoprostane F2α was significantly higher in the group „gonarthrosis“ compared to the control group „meniscopathy“ (p=0,04) and „cruciate ligament rupture“ (p=0,01). 3-nitrotyrosine and 8-isoprostane F2α were both detectable in the synovial fluid and serum of all groups, but there was only a descriptive higher level of both markers in the group „gonarthrosis“. There was no significant correlation between the synovial fluid and serum for neither marker nor group. Both, 3-nitrotyrosine and 8-isoprostane F2α levels correlated with the radiographical Outerbridge and Kellgren/Lawrence grading system for OA 169. Conclusion: Oxidative and nitrosative stress, via inflammation, seems to play a key role in the pathogenesis of OA. 3-nitrotyrosine and 8-isoprostane F2α could be identified as markers of oxidative damage in gonarthrosis. Thus, their function as biomarkers of gonarthrosis could be tested. One feature that qualifies them for acting as biomarkers is the possibility of their valid detection in easily accessible tissue and the positive correlation with established diagnostic criteria of OA. Whether both markers are specific for gonarthrosis, and which tissue is best for testing, remains unclear and has to be examined in follow-up studies. If it is possible to qualify both markers as biomarkers of gonarthrosis they could account for new preventative, diagnostic and therapeutic treatment 169
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	03.04.2018
Dateien geändert am:	03.04.2018
Promotionsantrag am:	15.11.2017
Datum der Promotion:	27.03.2018