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  1. Knorpelschäden sind die Auslöser von Arthrose
  2. Voraussetzungen für eine autologe Knorpelzelltransplantation (ACT)
  3. Ablauf der Knorpelzelltransplantation
  4. Nachsorge und Prognose der Knorpelzelltransplantation
Mikroskopische Aufnahme von Knorpelzellen (Chrondrozyten) Mikroskopische Aufnahme von Gelenkknorpel: Gesunde Knorpelzellen (rot) sind in die transparente Knorpelmatrix aus Wasser und Bindegewebe eingebettet. Die wasserbindende Matrix regeneriert sich bei gesundem Knorpel und ist für seine Gleitfunktion verantwortlich. © Ganimedes über Wikimedia.org

Das biologische Verfahren der Knorpelzellzüchtung und Knorpeltransplantation dient der Regeneration des Gelenkknorpels aus körpereigenen (autologen) Zellen. Diese Methode wird auch als autologe Chondrozytentransplantation (ACT) bezeichnet.

In der orthopädischen Gelenk-Klinik setzen wir dieses Verfahren seit vielen Jahren erfolgreich ein. Es gibt bestimmte individuelle Voraussetzungen für eine erfolgreiche Knorpeltransplantation, die im Vorfeld vom behandelnden Orthopäden geprüft werden.

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Knorpelschäden sind die Auslöser von Arthrose

Vergleich eines gesunden Gelenks mit Gelenken in Früh- und Spätstadium von Arthrose Vergleich eines gesunden Gelenks mit intakter Knorpelschicht mit krankhaft veränderten Gelenken im Frühstadium bzw. Spätstadium von Arthrose. © Gelenk-Klinik

Knorpel ist das gleitfähige Bindegewebe, das alle Gelenkflächen im menschlichen Körper bedeckt. Eine intakte Knorpelschicht ist Voraussetzung für die reibungslose Beweglichkeit der Gelenke. Der Verlust der Knorpelschicht führt immer zu schmerzhafter Arthrose (Gelenkverschleiß). Knorpelzellen (Chondrozyten) wachsen nicht von selbst nach.

Häufig führt eine traumatische Verletzung des Gelenkknorpels zu einer nachfolgenden Arthroseentwicklung. Aber auch Fehlstellungen wie X- oder O-Beine, fehlverheilte Brüche sowie sportliche oder berufliche Gelenküberlastung ziehen langfristig die Gefahr einer Arthrose nach sich.

Die Zerstörung der glatten Knorpeloberfläche macht die grundlegende Funktion des Knorpels unmöglich: Die glatte Oberfläche der Knorpelmatrix wird rau und weist Defekte auf. In Ruhephasen kann sich vorgeschädigter Knorpel nicht mehr ausreichend regenerieren und fehlende Flüssigkeit einlagern.

Zusätzlich erhöhen Verletzungen der Bänder und Weichteile der Gelenke das Arthroserisiko. Dazu gehören am Knie besonders Kreuzbandrisse und Meniskusrisse. Beispielsweise vervielfacht eine vollständige Meniskusentfernung das Risiko für Kniearthrose: Nach 21 Jahren bekamen 48 % aller Patienten mit Meniskusentfernung Kniearthrose. Übergewicht verschärfte das Problem. Mit intaktem Meniskus lag die Arthroserate nur bei 7% in der nach Geschlecht und Alter anpassten Vergleichsgruppe.

Voraussetzungen für eine autologe Knorpelzelltransplantation (ACT)

Mit dem Verfahren der autologen Knorpelzelltransplantation besteht erstmals die Chance auf biologische Knorpelregeneration für Arthrosepatienten. Ein besonderer Vorteil ist der Einsatz von ausschließlich körpereigenen (autologen) Knorpelzellen, sodass keine Abstoßungsreaktionen stattfinden.

Folgende Voraussetzungen sollten für eine Knorpelzelltransplantation erfüllt sein:

  • Das Verfahren kann nur bei partiell geschädigten Gelenken angewendet werden. Es müssen noch größere Bereiche im Gelenk eine funktionierende Knorpelfläche aufweisen.
  • Der Gelenkpartner auf der Gegenseite des geschädigten Knorpels darf keine Knorpelschäden besitzen. Beidseitige Knorpelschäden im Gelenk sind bisher noch eine Kontraindikation für die Knorpeltransplantation.

Eine erfolgversprechende Knorpelzüchtung und nachfolgende Knorpeltransplantation ist nur bei rechtzeitiger Konsultation eines Orthopäden möglich: Wenn die Gelenke des Patienten bereits stark und auf beiden Gelenkseiten geschädigt sind, ist es zu spät für die biologische Knorpelregeneration.

Ablauf der Knorpelzelltransplantation

Entnahme, Anzucht und Vermehrung der Knorpelzellen:

Die körpereigenen Knorpelzellen werden entnommen und im Labor vermehrt. Dazu ist ein gesunder und wenig belasteter Teil des Gelenks notwendig. Die Entnahme vermehrungsfähiger Knorpelzellen kann ambulant erfolgen, das heißt ohne Krankenhausaufenthalt. Die Entnahme erfolgt mithilfe eines arthroskopischen, minimalinvasiven Eingriffs. Dabei wird ein Partikel in Größe eines Reiskorns entnommen. Die enthaltenen Zellen werden unter sterilen Bedingungen im Labor über einen Zeitraum von 3 bis 4 Wochen um das Vieltausendfache vermehrt. Die neu entstandenen Knorpelzellen haften aneinander und besitzen die Eigenschaften natürlicher Knorpelzellen.

Einsetzen (Implantation) der neuen Knorpelsubstanz:

Die Rückführung der körpereigenen Knorpelzellen erfolgt ebenfalls minimalinvasiv. Der Eingriff dauert 30 bis 60 Minuten und wird als Arthroskopie unter lokaler Narkose durchgeführt. Der Operateur entfernt stark geschädigte Knorpelbereiche und bringt an diesen Stellen die neuen Knorpelsubstanz ein. Die Knorpelzellen haften nach wenigen Minuten am Untergrund, sie sind aber noch nicht belastbar. Im Anschluss an den Eingriff ist ein 3-tägiger Krankenhausaufenthalt erforderlich.

Knorpelverletzung Deutlich sichtbar ist die Knorpelverletzung im Gelenkknorpel. Neben den defekten Stellen befinden sich Bereiche mit gut erhaltenem Knorpel. © Dr. Thomas Schneider gesunde Knorpelfläche Ein Jahr nach Knorpeltransplantation: Die gesunde, glatte Knorpeloberfläche ist wiederhergestellt. © Dr. Thomas Schneider

Nachsorge und Prognose der Knorpelzelltransplantation

Da der neu eingebrachte Knorpel noch nicht die Festigkeit und Zähigkeit des ursprünglichen Knorpels besitzt, können die Patienten frühestens nach 6 Wochen wieder mit einer Teilbelastung des Gelenks beginnen. Nach drei Monaten ist das betroffene Gelenk wieder voll belastbar. Es dauert bis zu einem Jahr, bis der neue Knorpel vollständig in das Gelenk integriert ist und die gewünschte Festigkeit erreicht hat.

Details zur Rehabilitation nach Knorpeltransplantation im Kniegelenk

  • Während der Rehabilitationsphase muss nicht immer eine Orthese (Schiene) getragen werden.
  • Es ist wichtig, während der Rehabilitation das Knie regelmäßig ohne Belastung zu bewegen, sonst besteht die Gefahr einer Versteifung.
  • Die Bewegung des Knies muss 6 Wochen ohne Belastung durchgeführt werden, zum Beispiel mithilfe einer automatischen Motorschiene oder physiotherapeutischen Übungen.
  • Der Belastungsaufbau sollte schrittweise erfolgen: 10 kg pro Woche ab der 6. Woche.
  • Der mit Gehhilfen kontrollierte Belastungsaufbau kann auf einer Personenwaage getestet werden.
  • Duschen, Baden und Schlafen ist den Patienten ohne Schiene (Orthese) erlaubt.

→Spezialartikel zu Knorpeltransplantation bei Knorpelschaden im Knie

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Literaturangaben
  • Harris, J. D., Siston, R. A., Pan, X. & Flanigan, D. C. (2010). Autologous chondrocyte implantation: a systematic review. The Journal of bone and joint surgery. American volume, 92(12), 2220.
  • Roos, H, Lauren, M., Adalberth, T, Roos, E. M., Jonsson, K. & Lohmander, S. (2004). Knee osteoarthritis after meniscectomy: Prevalence of radiographic changes after twenty-one years, compared with matched controls. Arthritis & Rheumatology, 41(4), 687-693.
  • Minas, T. (2001). Autologous chondrocyte implantation for focal chondral defects of the knee. Clinical Orthopaedics and Related Research, 391, 349-S361.
  • Peterson, L., Vasiliadis, H. S., Brittberg, M. & Lindahl, A. (2010). Autologous chondrocyte implantation: a long-term follow-up. The American journal of sports medicine, 38(6), 1117-1124.