Körpereigene Knorpelzellentherapie (ACT) und TruFit-Implantat

Körpereigene Knorpelzellentherapie (ACT) und TruFit-Implantat als innovative Rekonstruktionstherapien

Seit Jahrzehnten stellt die Entwicklung von zufrieden stellenden operativen Therapien bei verletzungs-oder verschleißbedingten Knorpeldefekten eine der größten Herausforderungen der orthopädischen Forschung dar. Die Behandlung ist schwierig, da der Knorpel beim Erwachsenen kaum regenerationsfähig ist und ihm daher die Möglichkeit zur Selbstheilung fehlt. Zwei innovative Rekonstruktionstherapien ermöglichen vor allem aktiven Sportlern, eine uneingeschränkte Gelenkfunktion und dadurch die sportliche Leistungsfähigkeit zu erhalten.

Die autologe Chondrozytentransplantation, kurz ACT, ist eine effektive arthroskopische Therapiemöglichkeit bei Knorpeldefekten. Die körpereigene Knorpelzelltransplantation führt zu einer Wiederauffüllung der Defekte mit hyalinartigem Knorpel. Bei gleichzeitigen osteochondralen Defekten oder einem begrenzten Knorpelschaden stellt die Möglichkeit des Knorpelersatzes mit einem vollständig resorbierbaren, synthetischen TruFit-Implantat eine ideale Alternative dar.

Biomechanische Eigenschaften des hyalinen Knorpels

Im gesunden Kniegelenk sind die Kniescheibe sowie die Enden des Oberschenkelknochens und des Schienbeins von einer mehrere Millimeter dicken transparenten Schicht hyalinen (von griechisch hyalos = Glas) Knorpel überzogen. Diese sehr wasserhaltige, elastische Gewebestruktur bildet gemeinsam mit der Gelenkflüssigkeit eine Art Stoßdämpfer zum Schutz der Knochen.

Beim Erwachsenen ist der hyaline Knorpel nicht mehr von ernährenden Blutgefäßen durchzogen, sondern wird durch die Gelenkflüssigkeit mit Nährstoffen versorgt. Er besteht zu rund 90 Prozent aus einer dreidimensionalen Matrix aus Kollagen, Proteoglykanen (Verbindungen von Proteinen und Glykosaminoglykanen) und Wasser. Die Knorpelzellen (Chondrozyten) stellen nur einen minimalen Anteil am Gesamtvolumen des Knorpelgewebes dar, das deshalb bei Defekten nur ein sehr geringes Heilungspotenzial zeigt.

Der Knorpelschaden des Sportlers

Bei Knorpeldefekten beim Sportler handelt es sich in erster Linie um traumatisch bedingte Schäden am Kniegelenk. Eine weitere Ursache sind biomechanische Fehl- oder Überbelastungen. Sie können im Zusammenhang mit Achsabweichungen (X- und O-Beinen) auftreten oder durch sportartspezifische, technisch nicht optimal ausgeführte Bewegungsabläufe entstehen. Auf Dauer übersteigen sie den Kompensationsmechanismus des Gelenkknorpels und führen zu symptomatischen Schäden.

Die körpereigene Knorpelzellentransplantation (ACT)

Bis in die jüngere Vergangenheit war bei der operativen Therapie vor allem kleinerer Knorpeldefekte die Mikrofrakturierung die Methode der Wahl. Dabei wurde durch Anbohrung des subchondralen, das heißt direkt unter dem Knorpel liegenden Knochens eine Blutung induziert, die Stammzellen aus dem Knochenmark in den Defekt einwandern ließ. Das Ergebnis war ein Faserknorpel, der biomechanisch deutlich schlechtere Eigenschaften aufwies als der hyaline Knorpel. Die ACT verfolgt hingegen den Ansatz, Schäden wieder mit qualitativ hochwertigem hyalinen Knorpel aufzufüllen.

Dem Patienten werden zunächst im Rahmen einer Arthroskopie (Gelenkspiegelung) intakte Knorpelzellen aus einem mechanisch wenig beanspruchten Areal entnommen. Die Chondozyten werden anschließend in einem Zellkulturlabor vermehrt. Nach drei bis vier Wochen werden die angezüchteten Zellen auf eine dreidimensionale kollagene Matrix aufgebracht. Bei einer zweiten Operation wird das Transplantat passgenau in den präparierten Defekt eingefügt. Behandelt werden bevorzugt Knorpelschäden ab einer Größe von drei Quadratzentimetern bei Patienten bis zum 50. Lebensjahr.

Nachbehandlung

Der frisch transplantierte Knorpel durch die ACT verlangt ein spezielles Nachbehandlungsprogramm. Der Zeitraum der Entlastung und die Einschränkungen des Bewegungsumfanges richten sich nach der betroffenen Gelenkfläche. Generell besteht nach etwa sechswöchiger Teilbelastung wieder Alltagsbelastungsfähigkeit. Nach vier bis sechs Monaten sind gelenkfreundliche Sportarten wie Schwimmen oder Fahrradfahren erlaubt. Kontaktsportarten und Spitzenbelastungen sollten erst nach einem Jahr nach vollständigem Ausreifen des Knorpelersatzes wieder aufgenommen werden.

Die körperfremde Knorpelersatz-Operation mit TruFit

Bei gleichzeitigen osteochondralen (Knochen-Knorpel) Schäden ist die ACT nicht möglich. Die Behandlung kann dann durch eine Mosaikplastik erfolgen. Dafür werden weniger belasteten Gelenkarealen Knochen-Knorpelzylinder entnommen und in den Defekt eingesetzt. Diese Methode eignet sich vor allem für kleinere, begrenzte Knorpelschäden. Beim Auffüllen größerer Schäden kann es an den gesunden Entnahmestellen zu erheblichen nachfolgenden Beschwerden kommen. Die Behandlung mit dem vollsynthetischen, zylindrisch geformten TruFit Plug vermeidet die Entnahme körpereigenen Gewebes und Knochens.

Das Implantat besteht aus Polymer und Keramik und ist bei biomechanischer Stabilität vollständig resorbierbar. Durch seinen dreischichtigen Aufbau (Knorpel, Tidemark, Knochen) ahmt es den Knochen-Knorpel-Übergang nach und folgt dem natürlichen Einheilungsprozess. Aus dem Mark des eröffneten subchondralen Knochens fließen Stammzellen und Blut durch das poröse Material in das Implantat ein und produzieren dort nach und nach körpereigene Knorpelzellen.

Das synthetische Material des TruFit stabilisiert dabei das Einwachsen des neuen Gewebes in der Aufbauphase und fördert einen schnellen Heilungsprozess. Nach der Operation können Patienten sofort wieder in die Vollbelastung übergehen. Die Behandlung mit TruFit bietet vor allem aktiven Sportlern die Möglichkeit, eine Gelenkflächenbehandlung durchführen zu lassen, ohne über lange Zeit eingeschränkt zu sein. Grundsätzlich eignet sich das TruFit bei Primärdefekten bis zu einer Größe von zwei Quadratzentimetern bei allen Erwachsenen.

Fazit

Mit Knorpelschäden einhergehende Gelenkverletzungen führen unbehandelt langfristig zu einer Verringerung, schlimmstenfalls sogar zur Einbuße der sportlichen Belastbarkeit des Patienten. Um dies zu verhindern, ist eine frühzeitige operative Therapie von Knorpeldefekten bei Sportlern unbedingt sinnvoll. Die derzeit erfolgreichsten Methoden, um die Gleit- und Dämpfungseigenschaften des Knorpels in uneingeschränkter Qualität wiederherzustellen und den körperlich aktiven Menschen wieder in seinen sportlichen Alltag zurückzuführen, sind je nach Größe und Schwere des Defekts die ACT und das TruFit Plug.

Autor: Dr. med. Johannes Holz