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Knorpel-Reparatur: Neue Ansätze

Von allein heilt ein beschädigter Knorpel fast nie. Die innovativste Lösung: körpereigene Zellen, die künstlich vermehrt werden und die defekte Stelle auffüllen
von Dr. Reinhard Door, 17.01.2018

Im Knie treten häufig Knorpelschäden auf. Kann man sie bald vollständig beheben?

Shutterstock/ESB Professional

Es ist nur ein kurzer Moment – dessen Folgen aber das restliche Leben beeinflussen. Das Stolpern über ein Hindernis oder ein Tritt beim Fußball kann verhindern, dass jemand bis ins hohe Alter beweglich bleibt. Denn dabei entstandene Verletzungen betreffen häufig den Knorpel, der die Gelenke auskleidet und geschmeidig hält. Insbesondere das Knie leidet, wenn Stücke dieses Gleitlagers reißen oder splittern.

Knorpel wird nicht durchblutet, es wachsen keine frischen Zellen nach. Die vorhandenen sind in einem Geflecht aus Kollagen und anderen Gerüstsubstanzen gewissermaßen eingemauert, sodass sie sich kaum teilen und vermehren können. Deshalb heilt beschädigter Knorpel fast gar nicht von alleine. Er braucht Nachhilfe.

Knorpelschaden auf der Rückseite der Kniescheibe

/OCM-Klinik München

Der Kampf gegen die Arthrose

Mediziner suchen schon lange nach einer effektiven Methode. Denn bleibt die Verletzung unbehandelt, kann sich daraus Jahre oder Jahrzehnte später eine Arthrose entwickeln. Am Ende erfordert dieser Verschleiß häufig sogar den Einbau eines künstlichen Gelenks.

Damit es nicht so weit kommt, haben Ärzte bereits vieles ausprobiert, etwa Transplantate aus anderen Knorpelarealen im Knie des Patienten oder Mikrobohrungen am Gelenk, die Stammzellen aus dem Knochenmark mobilisiernen sollen. Die fortschrittlichste Methode aber entwickelte Anfang der 1990er-Jahre eine Forschergruppe aus Schweden. Die Wissenschaftler entnahmen 23 Patienten mit beschädigtem Kniegelenk ein Stück Knorpel und kultivierten die daraus gewonnenen Zellen für rund drei Wochen im Labor. Anschließend deckten sie den Knorpeldefekt mit einem Stück Knochenhaut aus dem Schienbein ab und unterspritzten ihn mit den gezüchteten Zellen.

Pioniere für mehr Beweglichkeit

Die Mehrheit der Patienten profitierte von dieser aufwendigen Prozedur. Die Schmerzen ließen nach, die Beweglichkeit des Knies kehrte zurück. Tatsächlich hatte sich neuer Knorpel gebildet – neues Gewebe aus körpereigenen Rohstoffen also. Es hat den großen Vorteil, dass der Körper es nicht abstößt und dass es dem Original ähnlicher ist als ein mit anderen Methoden gebildeter Ersatz.

Die Pioniere aus Göteborg fanden bald Nachahmer, Wissenschaftler verfeinerten die Technik in vielfacher Weise. Das Grundprinzip blieb allerdings dasselbe: Knorpel wird entnommen, seine Zellen werden aus ihrem Gerüst befreit und vermehrt, um damit den Defekt aufzufüllen.

Abkehr von der Knochenhaut

Doch Knochenhaut zur Abdeckung beispielsweise wird heute kaum noch verwendet, denn sie neigt zu Wucherungen rund um die behandelte Stelle. "Anfangs mussten wir deshalb rund ein Drittel der Patienten erneut operieren, um dieses Narbengewebe zu beseitigen", berichtet Professor Matthias Steinwachs, chirurgischer Orthopäde an der Sportklinik
Zürich.

Aber wie werden die Zellen dann am defekten Knorpel aufgebracht? An einer Ideallösung tüfteln Forscher bis heute. Zunächst trat eine Kollagenmembran
an die Stelle der Knochenhaut. Kollagen ist auch eine der Grundsubstanzen des natürlichen Knorpels. Die benötigten Zellen sind darin gleichmäßig verteilt.

Gerüste, die sich von selbst auflösen

Nur wenige Jahre später wurde die nächste Methode der Knorpelbildung entwickelt: künstliche Gerüste, an denen sich die Zellen orientieren. Einer der Vorreiter auf diesem Gebiet war Professor Michael Sittinger, heute Leiter Tissue Engineering am Centrum für Regenerative Therapien in Berlin.

Er setzte dabei auf Polyglykolid – ein Material, das auch für selbstauflösende Operationsfäden verwendet wird. Daraus lässt sich ein feines Vlies herstellen, in dem sich die Knorpelzellen verteilen. Während diese ihr natürliches Gerüst bilden, baut sich das Vlies ab.

Ermutigende Ergebnisse

Dabei entsteht offenbar stabiler Knorpel, wie eine Untersuchung von 21 Patienten zwölf Jahre nach dem Eingriff ergab. "Dieses dreidimensionale Zellgerüst bedeutet schon einen Fortschritt, weil es zuverlässiger ist als die bloße Abdeckung des Defekts", meint Sittinger. Inzwischen vermarktet eine Freiburger Firma seine Entdeckung.

Andere Anbieter nutzen ein Gerüst aus Kollagen, das sich ebenfalls im Lauf der Zeit abbaut. "Der große Vorteil: Die Knorpelzellen sind gleichmäßig verteilt und finden eine passende Umgebung vor", sagt Professor Joachim Grifka, Direktor der Orthopädischen Klinik der Universität Regensburg in Bad Abbach. Experte Steinwachs ergänzt: "Verglichen mit dem Original erreicht man damit eine Knorpelqualität von 70 bis 90 Prozent."

In jeder Kugel stecken 200.000 Zellen

Einen ganz anderen Weg geht ein Unternehmen aus dem brandenburgischen Teltow. Es verzichtet völlig auf ein Gerüst und vermehrt die Zellen so, dass diese kleine Kügelchen von weniger als einem Millimeter Durchmesser bilden. Jedes Kügelchen enthält etwa 200.000 Zellen. In das defekte Gelenk eingebracht, verbinden sich die Kugeln rasch und bauen ihre natürlichen Stützsubstanzen auf.

Vorteil dieses Verfahrens: Sowohl die Gewebeentnahme als auch das Einbringen der Kügelchen erfordern keine offene Operation, sondern nur eine Kniespiegelung. Das Verfahren erhielt kürzlich die Zulassung für ganz Europa – als bisher einziges in Deutschland.

Für Arthrose nicht geeignet

Die Kügelchen und andere Substanzen der Knorpelzüchtung sind dabei nicht als Medizinprodukt eingestuft, sondern als Arzneimittel. Der große Vorteil für den Patienten: Die Verfahren müssen in aufwendigen wissenschaftlichen Untersuchungen belegen, dass ihr Nutzen mögliche Risiken überwiegt. Bisher schneiden sie dabei durchweg besser ab als Vergleichstherapien.

Prof. Philipp Niemeyer

W&B/André Kirsch

Die Wahl zwischen Kollagengerüst und Kügelchen halten viele Experten nicht für allein entscheidend. Zu ihnen gehört Professor Philipp Niemeyer, Erstautor eines Positionspapiers der Gesellschaft für Orthopädie und Unfallchirurgie zur Knorpelheilung. "Mindestens genau so wichtig ist, dass gleichzeitig vorhandene Ursachen behandelt werden, die Knorpelschäden begünstigen", sagt der Experte für Kniegelenk- und Knorpelchirurgie an der OCM-Klinik in München. Beinfehlstellungen zum Beispiel oder ein instabiles Gelenk.

Einschränkungen der Reparaturmethoden

Denn eine Heilungschance bietet der Zellnachschub allenfalls für sehr
frühe Stadien des Gelenkverschleißes, die nur einen lokalen Bereich betreffen.
Das Gros der vielen Menschen, die bereits unter Arthrose oder Rheuma
leiden, profitiert von den innovativen Verfahren nicht mehr.

Auch empfehlen die Autoren des Positionspapiers den Knorpelersatz aus dem Labor erst ab drei bis vier Quadratzentimeter großen Defekten, bei jungen und sportlich aktiven Patienten ab 2,5 Quadratzentimeter. Die Erfolgsrate überzeugt Niemeyer: Nur rund 20 Prozent der so Behandelten benötigen innerhalb von zehn bis 15 Jahren einen neuerlichen Eingriff.

2019 werden die Methoden neu bewertet

Noch bis Ende 2019 übernehmen die Krankenkassen die Kosten der Zelltherapie. Dann ist eine Neubewertung durch den Gemeinsamen Bundesausschuss der Kassen, Ärzte und Krankenhäuser geplant. Die Chancen stehen Experten zufolge gut, dass die Behandlung weiterhin bezahlt wird. Allerdings müssen Patienten in jedem Fall viel Geduld aufbringen.
Mindestens ein Jahr dauert es, bis sie wieder Ski fahren oder Fußball spielen können.



Bildnachweis: Shutterstock/ESB Professional, W&B/André Kirsch, W&B/Astrid Zacharias, /OCM-Klinik München

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