Morphologische und biochemische Untersuchungen am Knorpelgewebe der diabetischen Ratte - ein Modell einer stoffwechselbedingten Arthrose*

Zusammenfassung

Der Diabetes mellitus gewinnt als Zivilisationskrankheit wegen seiner Auswirkungen am Skelettsystem auch auf orthopädischem Fachgebiet zunehmend an Bedeutung. Um zur Klärung der morphologischen Veränderungen am Gelenkknorpel unter diabetischer Stoffwechsellage beizutragen, wurde das Modell einer stoffwechselbedingten Arthrose erstellt und zwar die durch das Diabetogen Streptozotocin induzierte Arthrose der Ratte.

Drei Monate nach Induktion eines Diabetes mellitus sind im morphologischen Befund Zeichen einer erhöhten Stoffwechselaktivität der Chondrozyten, zugleich aber auch beginnende regressive Veränderungen der Knorpelzelle erkennbar. Biochemisch läßt sich zu diesem Zeitpunkt als Indiz für die Störung des Proteoglykanstoffwechsels eine statistisch signifikante Erniedrigung des Hexosamingehaltes im Knorpelgewebe nachweisen. Ein Anhalt für eine gleichzeitig vorliegende Störung des Kollagenstoffwechsels besteht nicht.

Nach siebenmonatigem Diabetes mellitus bestehen ausgedehnte Knorpelnekrosen mit Verquellung der Grundsubstanz, Demaskierung und Texturverlust der Kollagenfasern. Bemerkenswert ist der völlige Verlust an repararativen Vorgängen im Knorpelgewebe und die Einlagerung von Kristallen in die oberflächliche kollagene Tangentialfaserschicht.

Morphologisch und biochemische Befunde lassen den Schluß zu, daß es sich bei den durch einen Diabetes mellitus ausgelösten Knorpelveränderungen um eine eigenständige Arthrose mit der Neigung zur Kristallarthropathie handelt.

Abstract

Because of its general effects on connective tissue metabolism diabetes mellitus is becoming more and more important in the orthopaedic field. For investigation of morphologic changes in the cartilage a model of streptozotocin-induced diabetes was used in 80 rats. Studies were performed by light-, scanning- and transmissionelectron microscopy and by biochemical analysis of proteoglycan and collagen metabolism. Three months after onset of diabetes the chondrocytes show increased metabolic activity and at the same time first stage regressive changes. The morphologic changes correlate with a significant decrease of hexosamine content in the cartilage. There is no evidence for any disturbance of Collagen metabolism at that time.

After seven month the cartilage is widely necrotic, the collagen fibers are swollen and show almost total loss of their microstructure. There is no sign for reparation of the necrotic zones at this time. It is most remarcable that in many specimen crystal desposits are found just below the cartilage surface which from the TEM-findings look very much like calciumpyrophosphate crystals.

The morphologic and biochemical results show that in the rat diabetes leads to a special type of cartilage changes with crystallic arthropathy which seems to be a valuable model for the study of metabolic osteoarthrosis.