RSO - Forschung

Projekt:
Zytopathologische Wirkung von ß-Strahlung (Yttrium-90) auf Gelenkknorpel-Chondrocyten in vitro

Beteiligte Wissenschaftler der Klinik für Nuklearmedizin:
Dr. med., Dipl. Biol. W.U. Kampen, e-mail: ukampen@nuc-med.uni-kiel.de
Dr. med. W. Brenner

Beteiligte Wissenschaftler anderer Institute:
Prof. Dr. med., Dr. rer. nat. M. Schünke, Institut für Anatomie der CAU Kiel
Dr. rer. nat. B. Kurz, Institut für Anatomie der CAU Kiel
Cand. med. J. Ailland, Institut für Anatomie der CAU Kiel

Die Radiosynoviorthese (RSO) mittels intraarticulär injizierter ß-strahlender Radionuklide stellt eine zunehmend häufiger angewandte Therapiemethode bei der Behandlung von Patienten mit chronisch-entzündlichen Gelenkerkrankungen dar und zeigt klinische Erfolgsraten von etwa 70%. Nach Phagozytose der kolloidalen Radionuklide führt die lokal hohe Strahlendosis zu Fibrosierung und Sklerosierung der entzündeten Membrana synovialis und somit zu einer deutlichen Reduktion von Ergußneigung, entzündlicher Schmerzsymptomatik und Bewegungseinschränkung. Aufgrund der kurzen Strahlungs-Reichweite der eingesetzten Radionuklide wird eine therapiebegleitende Schädigung von Knorpel- und Knochengewebe weitgehend verhindert. Es liegen allerdings keine gesicherten Erkenntnisse über tatsächliches Ausmaß und genauen Verlauf potentieller Schädigungen der anderen am Gelenk beteiligten Gewebe, insbesondere des Gelenkknorpels vor.

Methodik:
Da die histologische Untersuchung von Gelenkknorpel bei Patienten nach RSO aus verständlichen Gründen nicht möglich ist, werden in der vorliegenden Studie Zellkulturen verwendet. Monolayerkulturen boviner Synovialocyten und Chondrocyten sowie dreidimensionale Alginatkulturen von Chondrocyten wurden vom Tag 3 an für 4 Tage mit 0, 0,375, 1 und 3 MBq Yttrium-90/ml Medium inkubiert. Die Zellvitalität wurde mittels Trypanblau- und Ethidiumbromid/FDA-Färbung untersucht. Die Messung der LDH-Aktivität im Kulturüberstand diente der Beurteilung der Membranintegrität. Das Ausmaß Radikal-induzierter Lipidperoxidation wurde über die Menge an Thiobarbitursäure-reaktiven Substanzen im Überstand gemessen. Der Einbau von 3H-Prolin sowie die immunhistochemische Markierung von Typ-II-Kollagen wurde zur Charakterisierung der biosynthetischen Aktivität genutzt.

Ergebnisse:
In den Monolayerkulturen führte die Inkubation mit Yttrium-90 zu einem Dosis-abhängigen Absterben der Synovialo- und Chondrocyten, verbunden mit einem deutlichen Anstieg der LDH-Aktivität im Überstand und morphologisch sichtbaren Zellschäden. In den dreidimensionalen Alginatkulturen blieben die Chondrocyten auch unter der höchsten Yttrium-Konzentration zu nahezu 100% vital bei keinem meßbaren Anstieg der LDH-Aktivität. Hingegen zeigten die Menge immunhistochemisch markierten Typ-II-Kollagens sowie der 3H-Prolin-Einbau eine deutliche Reduktion der Biosyntheseleistung in Abhängigkeit von der eingestzten Yttrium-Aktivität.

Schlußfolgerungen:
Unsere Daten bestätigen die zytotoxische Wirkung von Yttrium-90 auf proliferierende Zellen. Dies´ belegt die hohe Effizienz der RSO in Bezug auf die Abtötung der im Rahmen der Entzündung stark teilungsaktiven Synovialozyten. In dreidimensionaler Chondrocyten-Alginatkultur, in der die Proliferation der Zellen vergleichbar der in vivo Situation eingeschränkt ist, wird die Zellvitalität nicht beeinflußt. Durch den Nachweis einer deutlichen Abnahme der Produktion Knorpel-spezifischen Typ-II-Kollagens ist die Entwicklung möglicher Spätschäden im Gelenkknorpel nach Radiosynoviorthese jedoch nicht völlig auszuschließen. Daher ist die Indikationsstellung zur RSO bei jungen Patienten besonders kritisch zu überprüfen.

Teilergebnisse des Projektes wurden bereits präsentiert auf der 17. Arbeitstagung der Anatomischen Gesellschaft in Würzburg, 09/2000

Publikationen:

  • Kurz B, Steinhagen J, Schünke M (1997): Co-Cultures of chondrocytes and synovialocytes: Protection against oxidative radicals. Eur J Cell Biol 72: 26
  • Johnsen LS, Yanch JC, Shortkroff S, Barnes CL, Spitzer AI, Sledge CB (1995): Beta-particle dosimetry in radiation synovectomy. Eur J Nucl Med 22: 977-988

Das beschriebene Projekt ist Bestandteil des Forschungsschwerpunktes "Induktion, Adaptation und Degeneration von Binde- und Stützgeweben" der CAU Kiel. Die Arbeit wird zusätzlich unterstützt von der Fa. CIS Diagnostika / Schering, Deutschland.