Pathogenese (Krankheitsentstehung)

Der altersbedingte Verschleiß ist nicht die Ursache einer Gonarthrose, sondern am Anfang der Gelenkzerstörung steht meist eine akute Schädigung des Gelenkknorpels durch ein Trauma oder eine Infektion. Als pathogenetischer Mechanismus wird eine insuffiziente Matrixsynthese und/oder ein vermehrter Zelltod der Chondrozyten (Knorpelzellen) diskutiert.

Bei der Gonarthrose kann man folgende Pathomechanismen beobachten:

• Arthrose durch übermäßige Belastung des Gelenks (repetitives Mikrotrauma)
• Arthrose durch minderwertigen Knochen bzw. Knorpel

Eine primäre Gonarthrose entsteht infolge direkter oder indirekter Überbelastung der Gelenke.
Eine direkte Überbelastung tritt bei schwerer Arbeit, Sport* oder durch Adipositas auf. Indirekte Überbeanspruchungen sind unter anderem die Verminderung der Knorpelregeneration infolge von Alterung oder Stoffwechselstörungen.

*Sport ist aber nur solange gesund, wie Gelenke dabei nicht beschädigt werden oder keine Vorerkrankungen vorweisen

Eine sekundäre Gonarthrose kann auftreten infolge von:

• Kongenital/Fehlbildung
  
• Fehlstellung (Varus – Valgus)
  
• Endokrinologische Störungen/Erkrankungen
• Metabolische Störungen/Erkrankungen
  
• Entzündlichen Gelenkerkrankungen
• Chronische, entzündliche und nicht entzündliche Arthropathie (Gelenkerkrankung)
• Neurogene Erkrankungen
• Rheumatische Gelenkerkrankungen
• Traumatische Knorpelverletzungen
• Posttraumatisch (nach Gelenktrauma/Gelenkverletzung; Luxation – Verrenkung/Auskugelung)
• Operationen

Arthrose und Inflammation (Entzündung)

Eine niedriggradige Inflammation scheint bei der Arthrose (engl. Osteoarthritis) eine größere Rolle zu spielen, als radiologische Veränderungen im Sinne einer Arthrose (Zeichen einer Degeneration). Dieses zeigte sich bei der Bestimmung von hs-CRP-Serumspiegel (high sensitivity CRP; Entzündungsparameter), die leicht aber statistisch signifikant erhöht waren im Vergleich zur Kontrollgruppe [3].
Klinisch zeigen ca. 50 % der Arthrosepatienten Zeichen einer synovialen Entzündung. Die Zeichen einer Synovitis (Gelenkinnenhautentzündung) sind bereits bei geringen Beschwerden und nur eingeschränkten strukturellen Veränderungen nachweisbar. Es lässt sich dabei eine typische Immunzellinfiltration mit Monozyten/Makrophagen und T-Lymphozyten (CD4-T-Zellen) nachweisen. Des Weiteren treten bei diesem Prozess Zytokine (Tumor-Nekrose-Faktor-alpha (TNF-α); IFN-γ/Interferon-gamma), Wachstumsfaktoren und Neuropeptide auf. Die Mediatoren stimulieren unter anderem proinflammatorische  ("entzündungsfördernde") Zytokine.

Ätiologie (Ursachen)

Biographische Ursachen

• Genetische Belastung durch Eltern, Großeltern:
  • z. B. durch Vitamin-D-Rezeptor (VDR)-Genpolymorphismen
    • In der asiatischen Population gab es signifikante Zusammenhänge zwischen VDR-Apal-Polymorphismen und Arthrose, nicht jedoch in der Gesamtpopulation [1]
    • Es bestand ebenfalls ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen FokI-Polymorphismen und Arthrose; allerdings wurde dieses Ergebnis nur aus zwei Studien abgeleitet [1]
  • Genetische Erkrankungen
    • Ehlers-Danlos-Syndrom (EDS) ‒ genetische Erkrankungen, die sowohl autosomal-dominant als auch autosomal-rezessiv sind; heterogene Gruppe, die durch eine Störung der Kollagensynthese bedingt sind; gekennzeichnet durch eine erhöhte Elastizität der Haut und ungewöhnliche Zerreißbarkeit derselbigen (Habitus des "Kautschukmenschen")
    • Hämochromatose (Eisenspeicherkrankheit) – genetische Erkrankung mit autosomal-rezessivem Erbgang mit vermehrter Ablagerung von Eisen als Folge einer erhöhten Eisenkonzentration im Blut mit Gewebeschädigung 
    • Marfan-Syndrom – genetische Erkrankung, die sowohl autosomal-dominant vererbt werden oder vereinzelt (als Neumutation) auftreten kann; systemische Bindegewebserkrankung, die vor allem durch Hochwuchs, Spinnengliedrigkeit und Überstreckbarkeit der Gelenke auffällt; 75 % dieser Patienten haben ein Aneurysma (pathologische (krankhafte) Ausbuchtung der Arterienwand)
• Anatomische Varianten
  • kongenital
    
    • Gelenkachsenverschiebung – z. B. Skoliose (S-förmige Wirbelsäule), Beckenschrägstand, X-Beine (Genu valgum), Plattfüße; Beinlängendifferenz (meistens wg. Beinverkürzung)
    • Kniefehlstellungen (O-Bein-Stellung (Genu varum), Genu valgum, Genu recurvatum, Torsionsfehler, Fehlformen der Patella/Kniescheibe)
• Geschlecht – Frauen leiden häufiger unter Gonarthrose als Männer. Eine vermutete Ursache dafür ist die hormonelle Umstellung während der Wechseljahre
• Lebensalter – altersbedingte Knorpeldegeneration durch verminderte Stoffwechselaktivität; wichtigste prädiktive Faktor für die Entstehung einer Gonarthrose
• Berufe – Berufe mit lang andauernden schweren körperlichen Belastungen (z. B. Bauarbeiter, insb. Fliesenleger; Fußballer)

Verhaltensbedingte Ursachen

• Ernährung
  • häufiger Verzehr von Pommes frites, verarbeitetem Fleisch, raffiniertem Getreide und rotem Fleisch → 70 % erhöhtes Risiko [5]
    Mediterrane Ernährung (Mittelmeerkost; hier: viele Hülsenfrüchte, Gemüse, Früchte, Fisch und Vollkornprodukte) führte zu einem um 30 % erniedrigten Risiko für Gonarthrose [5].
• Genussmittelkonsum
  
  • Alkohol – ≥ 20 Gläser Bier/Woche führen zu einem signifikanten Anstieg bei Coxarthrose (Hüftarthrose) und Gonarthrose (Kniearthrose); Personen, die 4 bis 6 Gläser Wein pro Woche tranken, hatten ein geringeres Risiko für eine Gonarthrose [2]
  • Tabak (Rauchen) – Nikotinmissbrauch fördert den Verlust von Gelenkknorpel im Kniegelenk
• Körperliche Aktivität
  
  • Unterbelastung des Knorpels:
    • mangelnde körperliche Bewegung – da der Knorpel seine Mikronährstoffe aus der Gelenkflüssigkeit bezieht, ist er darauf angewiesen, dass das Gelenk zur "Knorpeldurchwalkung" bewegt wird
    • nutritive Schädigung (z. B. lange Ruhestellung im Gipsverband)
  • Überbelastung des Knorpels:
    • Leistungs- und Hochleistungssport (z. B. Fußballer)
    • lang andauernde schwere körperliche Belastungen
• Übergewicht (BMI ≥ 25; Adipositas) – führt zu einer Überbeanspruchung der Gelenke

Krankheitsbedingte Ursachen

• Arthropathien (Gelenkerkrankungen), entzündliche, rheumatische
• Aseptische Knochennekrose – Sammelbegriff für Nekrosen ("Zelltod") von Knochen, die in Abwesenheit einer Infektion ("aseptisch") aufgrund einer Ischämie (Minderversorgung mit Blut) entstehen
• Chronische Arthropathie – eine Reihe von Erkrankungen kann zu einer sekundären Gelenkerkrankung führen. Dabei können sowohl entzündliche als auch nicht-entzündliche Vorgänge eine Rolle spielen. Beispiele sind Gelenkveränderungen bei Hyperurikämie (Gicht) – Harnsäure-bedingt, Diabetes mellitus – Glucose-bedingt, Hämophilie (Bluterkrankheit) oder Lepra.
• Endokrinologische Störungen/Erkrankungen
  
  • Akromegalie – endokrinologische Erkrankung, die durch eine Überproduktion des Wachstumshormons (somatotropes Hormon (STH), Somatotropin) hervorgerufen wird, mit ausgeprägter Vergrößerung der Phalangen bzw. Akren, wie beispielsweise Hände, Füße, Unterkiefer, Kinn, Nase und Augenbrauenwülste.
  • Hyperparathyreoidismus (Nebenschilddrüsenüberfunktion)
• Fehlstellung (Varus – Valgus)
  
  • Coxa valga luxans – flache Pfannenbildung
  • Subluxation (unvollständige Verrenkung) – z. B. Hüfte, Knie
  • Wachstumsstörungen im Epiphysenbereich (Bereich der Wachstumsfugen): z. B. bei heranwachsenden Fußballern wg. chronischer, asymmetrischer Überlastungen der kniegelenksnahen Wachstumsfugen und dem gleichzeitigen Zug der hinteren Oberschenkelmuskulatur → Entwicklung von O-Beinen (Genu varum) [4]
• Hämophilie (Bluterkrankheit)
• Metabolische Störungen/Erkrankungen
  
  • Chondrokalzinose (Synonym: Pseudogicht); gichtähnliche Erkrankung der Gelenke, die durch Ablagerung von Calciumpyrophosphat im Knorpel und anderen Geweben entsteht; führt u. a. zu Gelenkdegeneration (häufig des Kniegelenks); Symptomatik ähnelt einem akuten Gichtanfall
  • Diabetes mellitus
  • Gicht (Arthritis urica/harnsäurebedingte Gelenkentzündung oder tophische Gicht)/Hyperurikämie (Erhöhung des Harnsäurespiegels im Blut)
  • Hämochromatose (Eisenspeicherkrankheit)
  • Metabolisches Syndrom – klinische Bezeichnung für die Symptomkombination Adipositas (Übergewicht), Hypertonie (Bluthochdruck), erhöhte Nüchternglucose (Nüchternblutzucker) und Nüchterninsulin-Serumspiegels (Insulinresistenz) und Fettstoffwechselstörung (erhöhte VLDL-Triglyceride, erniedrigtes HDL-Cholesterin). Des Weiteren ist häufig auch eine Koagulationsstörung (vermehrte Gerinnungsneigung), mit einem erhöhten Risiko für Thromboembolien nachzuweisen
  • Ochronose – Ablagerung von Homogentisinsäure in der Haut, im Bindegewebe und im Knorpel
  • Rachitis (Synonym: Englische Krankheit) – Erkrankung des wachsenden Knochens mit gestörter Mineralisation der Knochen und Desorganisation der Wachstumsfugen bei Kindern
• Morbus Paget – Erkrankung des Skelettsystems mit Knochenumbau
• Neurogene Erkrankungen (neuromuskuläre Dyskoordination, Tabes dorsalis)
• Traumatische Knorpelschädigungen
  • Meniskusverletzungen
  • Kreuzband- und Seitenbandverletzungen
  • Morbus Ahlbäck – aseptische, d. h. nicht durch eine Infektion verursachte Knochennekrose
• Posttraumatisch (nach Gelenktrauma/Gelenkverletzung; Luxation – Verrenkung/Auskugelung)

Labordiagnosen – Laborparameter, die als unabhängige Risikofaktoren gelten

• Hyperurikämie (Erhöhung des Harnsäurespiegels im Blut)

Operationen

• z. B. Meniskusentfernung: das Risiko einer Arthrose erhöht sich nach einem Meniskusschaden um ein 20-faches

Literatur

1. Zhu ZH, Jin XZ, Zhang W, Chen M, Ye DQ, Zhai Y, Dong FL, Shen CL, Ding C: Associations between vitamin D receptor gene polymorphisms and osteoarthritis: an updated meta-analysis. Rheumatology (Oxford). 2014 Feb 4.
2. Muthuri SG, Zhang W, Maciewicz RA, Muir K, Doherty M: Beer and wine consumption and risk of knee or hip osteoarthritis: a case control study. Arthritis Res Ther. 2015 Feb 5;17(1):23.
3. Jin X, Beguerie JR, Zhang W, Blizzard L, Otahal P, Jones G, Ding C: Circulating C reactive protein in osteoarthritis: a systematic review and meta-analysis. Ann Rheum Dis. 2015 Apr;74(4):703-10. doi: 10.1136/annrheumdis-2013-204494
4. Thaller P et al.: O-Beine und intensives Fußballtraining im Wachstumsalter. Dtsch Arztebl Int 2018; 115(24): 401-8 doi: 10.3238/arztebl.2018.0408
5. Xu C et al.: Dietary patterns and risk of developing knee osteoarthritis: data from Q7 the osteoarthritis initiative. Osteoarthritis Cartilage 2021; https://doi.org/10.1016/j.joca.2021.02.571