Osteoarthritis ist die Hauptursache für Lahmheiten bei Pferden. Besonders betroffen sind hiervon Pferde, die einer intensiven sportlichen Belastung ausgesetzt sind. Obwohl die Degeneration des Gelenkknorpels als charakteristische strukturelle Veränderung der Osteoarthritis gilt, sind sämtliche Gewebe des Gelenks an der Pathogenese beteiligt. Eine besondere Bedeutung kommt hierbei der sehr zellreichen und metabolisch hochaktiven Synovialmembran zu. Obwohl der Einsatz von Glukokortikoiden aufgrund von potentiellen Nebenwirkungen auf den Gelenkknorpel und systemischen stoffwechselbedingten Nebenwirkungen kritisch angesehen wird, gehören sie seit langem zu den am häufigsten eingesetzten Therapeutika. Neuere Therapieansätze sind Hyaluronsäure, orthobiologische Blutprodukte und Hydrogele.
Die klinische Wirkung von Kortikosteroiden ist häufig zeitlich begrenzt, oft werden die Pferde nach drei bis vier Monaten wieder lahm. Hyaluronsäure wird seit langer Zeit zur Behandlung osteoarthritischer Gelenke eingesetzt. Zu den beschriebenen Wirkmechanismen gehören die Viskosupplementation, die Steigerung der körpereigenen Hyaluronsäure-Produktion und verschiedene antiinflammatorische Wirkungen. Die klinische Wirksamkeit intraartikulärer Hyaluronsäure wird allerdings unterschiedlich beurteilt. Intraartikuläre Hydrogeltherapeutika kamen ungefähr vor einem Jahrzehnt auf den US-amerikanischen Markt für Pferdemedizin. Hydrogelen können natürliche oder synthetische quervernetzte Polymerketten zugrunde liegen, die ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Sie können unter anderem zur mechanischen Unterstützung eines Gelenks, als Trägersystem für Medikamente oder als Gerüst für Zellen eingesetzt werden. Durch ihren Einbau in die Synovialmembran verbessern sie die Membranelastizität und funktionieren als Scaffold für das Geweberemodelling. Zur Wirkung der Hydrogele auf zellulärer und Gewebeebene ist bislang nicht viel bekannt. Verschiedene Vergleichsstudien zur Kortisontherapie haben eine bessere und vor allem eine deutlich längere Wirksamkeit evaluiert.
Das Ziel der vorliegenden Untersuchung war, die Wirksamkeit der Hydrogele auf Gewebe mit der von Hyaluronsäure und Kortison zu vergleichen. Als Arbeitshypothese wurde angenommen, dass die Hydrogele eine neutrale Wirkung auf Gewebeebene haben und dass das Triamcinolon am stärksten auf Gewebeebene wirkt. Die Gelenkknorpelexplantate stammten von sechs gesunden Pferden im Alter zwischen zwei und fünf Jahren von Trochlearleiste und den Kondylen des Femurs. Die Synovialmembranexplantate stammten von drei Pferden im Alter zwischen zwei und vier Jahren und wurden aus den palmaren beziehungsweise plantaren Aussackungen der Metakarpophalangeal- beziehungsweise Metatarsophalangealgelenke gewonnen. Zur Simulation einer entzündlichen Situation wurden die Explantate entweder mit 10 ng/ml Interleukin-1β (IL-1β) oder mit 10 ng/ml Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) stimuliert. Zusätzlich gab es nicht stimulierte Kontrollproben.
Die Behandlung erfolgte mit Triamcinolonacetonid (TA), Hyaluronsäure (HA), Kollagen-Elastin-Hydrogel-Mikropartikeln (CEHM) und mit 2,5% Polyacrylamidgel (2,5% iPAAG) in drei unterschiedlichen Dosierungen. Die Proben der Synovialmembran wurden stimuliert und über 18 Stunden behandelt. Die Gelenkknorpelproben wurden zwei Tage stimuliert und behandelt. Danach wurde das Medium entfernt und durch Basalmedium ohne weitere Stimulation oder Behandlung ersetzt. Dieses Medium wurde alle zwei Tage ausgetauscht, wobei die gesamte Kulturperiode acht Tage betrug. Beim Gelenkknorpel wurden Stickstoffmonoxid (NO) und die sGAG-Konzentration bestimmt. Bei den Synovialmembranexplantaten wurden PGE₂ in allen drei Dosierungsgruppen sowie verschiedene Zytokine und Chemokine (CCL2, CCL3, CCL5, CCL11, TNF-α, IL-1β) ausschließlich in der mittleren Dosierung gemessen.
Die Stimulation über TNF-α und IL-1β steigerte im Gelenkknorpel die NO-Produktion und in der Synovialmembran die PGE₂-Produktion (nur IL-1β) sowie die CCL5-Konzentration (nur TNF-α) signifikant; sGAG und die übrigen Chemokine veränderten sich nicht signifikant. Die NO-Produktion wurde im stimulierten Knorpel durch alle vier Therapeutika signifikant reduziert. In der Synovialmembran senkten TA und Kollagen-Elastin-Hydrogel-Mikropartikeln (CEHM) PGE₂ signifikant. TA, CEHM und iPAAG verringerten CCL2, TA das CCL5 und iPAAG das CCL3 signifikant.
Zusammenfassend reduzierten alle eingesetzten Therapeutika einige proinflammatorische Parameter nach IL-1β- oder TNF-α-Stimulation der Knorpel- und Synovialmembranproben. Die deutlichste Reduktion trat nach Behandlung mit Triamcinolon und mit Kollagen-Elastin-Hydrogel-Partikeln auf. Diese Ergebnisse liefern erste Hinweise auf zusätzliche Wirkmechanismen von Hydrogeltherapeutika auf zellulärer Ebene, die über die bisher vor allem beschriebenen mechanischen Wirkungen hinausgehen könnten. Als Vorteile der eingesetzten Hydrogele sind vor allem die langfristige Integration in die Synovialmembran zu nennen und die damit einhergehende Verbesserung der elastischen Eigenschaften.