HEIDELBERG (Biermann) – So manchem hämophilen Patienten muss aufgrund der fortgeschrittenen Gelenkschädigung irgendwann ein künstliches Gelenk eingesetzt werden. Leider lockern sich etwa ein bis zwei Prozent der Gelenkprothesen frühzeitig nach der Implantation, häufig hervorgerufen von einer hartnäckigen bakteriellen Infektion.

Die Orthopädin Dr. Ulrike Dapunt konnte die zugrunde liegenden Mechanismen näher erhellen und wurde dafür nun mit dem Anita und Friedrich Reutner Preis der Medizinischen Fakultät Heidelberg ausgezeichnet.

Häufig sind die Übeltäter an sich harmlose Bakterien, die bei der Implantation von der Haut des Patienten in die Operationswunde gelangen und sich auf der Oberfläche der Prothese ansiedeln. Aber auch Abriebpartikel des Kunstgelenks stehen im Verdacht, eine Entzündung des umliegenden Gewebes hervorzurufen. Beides lässt sich derzeit nur schwer in den Griff bekommen, neben einer Behandlung mit Antibiotika bleibt in der Regel nur der Austausch der Prothese.

Infektionen an Kunstgelenken sind deshalb so schwierig zu bekämpfen, weil die Bakterien regelrechte Filme auf der Implantat-Oberfläche bilden und sich mit einer schleimigen Schutzschicht umgeben. „Weder Immunsystem noch Antibiotika kommen gut an sie heran“, erklärt Dapunt. Ist das Implantat aber erst von Biofilmen überzogen, bildet sich die Knochensubstanz zurück und die Prothese verliert den Halt. „Diese Problematik ist bekannt. Ausgedehnte Biofilme finden sich bei entzündeten und gelockerten Gelenkprothesen, die entfernt werden mussten. Wie es zum Knochenabbau kommt, konnte man bisher nicht erklären“, so die 33-jährige Österreicherin.

Mit Hilfe von Zellkulturen und durch eine Untersuchung von Gewebeproben nahm sie die Immunreaktionen zwischen Knochen und Biofilm genauer unter die Lupe. Sie entdeckte, dass während der anhaltenden Abwehrreaktion Botenstoffe ausgeschüttet werden, die bestimmte Zellen, sogenannte Osteoklasten aktivieren. Diese bauen Knochensubstanz ab und spielen sonst bei normalen Umbauprozessen des Knochens eine wichtige Rolle. Das Signal zum Knochenabbau kommt im Laufe der Entzündung sowohl von Immunzellen als auch Zellen des Knochengewebes selbst.

 „Man ging bisher davon aus, dass das Immunsystem die Bakterien im Biofilm gar nicht wahrnimmt. Aber das stimmt nicht. Wir fanden in der Bakterienmatrix ein Protein namens GroEL, das Immunzellen aktiviert. Sie attackieren dann den Biofilm – offensichtlich bei den Patienten, die eine chronische Infektion entwickeln, weniger erfolgreich als bei denen ohne diese Problematik“, so Dapunt.

Einen Rezeptor der Immunzellen für dieses Protein konnte sie vor kurzem mit Kollegen des Instituts für Immunologie und des Pathologischen Instituts am Universitätsklinikum Heidelberg identifizieren. Daran wollen die Wissenschaftler zukünftig weiter forschen und, wenn möglich, Eiweiße entwickeln, die diesen Erkennungsmechanismus blockieren. Ziel ist es, ein ergänzendes therapeutisches Konzept zu entwickeln, das, zusätzlich zur Bekämpfung der Bakterieninfektion, die überschießende Immunreaktion gezielt eindämmt, bevor der Knochen Schaden nimmt.

Quelle: Universitätsklinikum Heidelberg, 26.04.2016