Verwendung von Stammzellen zur Heilung von Arthritis und Knorpelschäden

Jeden Tag kämpfen Patienten gegen die Zeit und das Altern. Wir wollen aktiv, gesund und vor allem schmerzfrei bleiben. Wir wollen weiterhin die Dinge tun, die wir gerne tun, wovon viele gesunde Gelenke erfordern, aber wir kämpfen gegen die Schäden und den Abbau des Knorpels in unseren Gelenken.

Überall um uns herum sehen wir Beispiele von Menschen, die bis ins späte Lebensalter außergewöhnliche Aktivitäten ausführen. Wir sehen Menschen, die Marathon laufen oder auf dem Golfplatz spazieren gehen, aber unsere Gelenke lassen uns nicht mithalten. Viele Sportler im jüngeren und mittleren Alter, die an ihren Gelenken geschädigt sind, machen sich Sorgen über die langfristigen Auswirkungen dieser Schäden und ob ihre Fähigkeit, diese Aktivitäten fortzusetzen, eingeschränkt ist.

Die Frage, die sich stellt, ist: Was können wir tun? Knorpel ist in seiner Fähigkeit zu heilen oder zu regenerieren eingeschränkt, aber wir brauchen ihn länger als er hält. Können wir etwas tun, um die Heilung des Knorpels anzuregen oder eine neue Polsterschicht für unsere Gelenke nachwachsen zu lassen? Sind Stammzellen die Antwort, um den Verlauf eines alternden oder beschädigten Gelenks umzukehren?

Was ist Knorpel und wie wird er beschädigt?

Knorpel ist eine Art Bindegewebe im Körper. In unseren Gelenken gibt es einige Arten von Knorpel, aber am häufigsten beziehen sich die Leute auf die glatte Auskleidung eines Gelenks, die als Gelenkknorpel oder hyaliner Knorpel bezeichnet wird. Diese Art von Knorpel bildet eine glatte Polsterschicht am Ende eines Knochens am Gelenk. Dieses Gewebe ist sehr stark, hat jedoch die Fähigkeit, Energie zu komprimieren und zu absorbieren. Es ist auch sehr glatt und rutschig und lässt ein Gelenk mühelos durch einen breiten Bewegungsbereich gleiten.

Bei einer Schädigung des Gelenkknorpels kann diese glatte Polsterschicht abgetragen werden. Bei traumatischen Verletzungen führt manchmal eine plötzliche Krafteinwirkung dazu, dass der Knorpel abbricht oder beschädigt wird, wodurch der darunter liegende Knochen freigelegt wird. Bei Osteoarthritis (auch degenerative oder Verschleißarthritis genannt) kann diese glatte Schicht mit der Zeit dünn und ungleichmäßig abnutzen. Wenn sich das Kissen abnutzt, können die Gelenkbewegungen schließlich steif und schmerzhaft werden. Gelenke können sich entzünden und anschwellen. Und wenn sich diese Symptome verschlimmern, werden typischerweise Schmerzen und Bewegungseinschränkungen problematisch.

Es gibt Behandlungen für Knorpelschäden und Arthritis, aber in der Regel konzentrieren sich diese Behandlungen entweder darauf, die Symptome zu lindern, indem der geschädigte Knorpel geglättet wird oder die Gelenkoberfläche durch ein künstliches Implantat ersetzt wird, z. B. bei Knie- oder Hüftersatzoperationen.

Wie können Stammzellen helfen?

Stammzellen sind spezielle Zellen, die die Fähigkeit haben, sich zu vermehren und sich zu verschiedenen Gewebearten zu entwickeln. In den Entwicklungsstadien eines Fötus sind Stammzellen reichlich vorhanden. Im Erwachsenenalter sind Stammzellen jedoch auf bestimmte Aufgaben der Regeneration einiger weniger Zelltypen wie Blutzellen beschränkt. Im Knorpelgewebe sind normalerweise keine Stammzellen zu finden, und daher besteht nur eine geringe Kapazität, um zu heilen oder neuen Knorpel nachzuwachsen.

Am häufigsten werden Stammzellen bei orthopädischen Eingriffen und Gelenkproblemen aus Quellen von adulten Stammzellen gewonnen. Die Hauptquellen sind Knochenmark und Fettgewebe. Diese Stammzellen haben die Fähigkeit, sich zu Knorpelzellen, den sogenannten Chondrozyten, zu entwickeln. Sie weisen auch einige andere hilfreiche Eigenschaften auf, indem sie den Körper stimulieren, Entzündungen zu reduzieren, die Zellreparatur zu stimulieren und die Durchblutung zu verbessern. Dieser Prozess wird durch die Sekretion von zellulären Signalen und Wachstumsfaktoren verursacht, um den Körper anzuregen, Heilungsprozesse einzuleiten.

Sobald Stammzellen gewonnen wurden, müssen sie in den Bereich des Knorpelschadens gebracht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Stammzellen einfach in das Gelenk zu injizieren. Es gab eine Reihe von Studien, die genau dies untersucht haben, und einige Daten zeigen eine Verbesserung der Symptome. Wie viel dieser Verbesserung das Ergebnis des neuen Knorpelwachstums im Vergleich zu anderen Wirkungen von Stammzellen (die oben aufgeführten heilenden Eigenschaften, einschließlich der entzündungshemmenden Wirkungen) ist, ist unbekannt.

Das Problem bei der bloßen Injektion von Stammzellen besteht darin, dass Knorpel ein komplexes Gewebe ist, das aus mehr als nur Zellen besteht. Um Knorpel zu regenerieren, muss auch die komplexe Gewebestruktur des Knorpels rekonstruiert werden. Knorpel wird oft als eine gerüstartige Struktur beschrieben, die aus Kollagen, Proteoglykanen, Wasser und Zellen besteht. Es wird angenommen, dass die Injektion nur der Stammzellen die Bildung der gesamten Knorpelstruktur nicht stimuliert.

Es gibt Untersuchungen zu Arten von dreidimensionalen Gewebegerüsten, die so konstruiert sind, dass sie eine knorpelähnliche Struktur aufweisen. Die Stammzellen können dann in das Gerüst injiziert werden, in der Hoffnung, einen normalen Knorpeltyp besser wiederherzustellen. Der dreidimensionale Druck wird schnell zu einem spannenden Teil dieser Art von Forschung.

Funktionieren Stammzellbehandlungen langfristig?

Es gibt eine Reihe von Studien zum Einsatz von Stammzellen zur Behandlung von Knorpelschäden und Arthritis. Die meisten dieser Studien beziehen sich auf das Kniegelenk, aber es gibt auch Studien, die sich mit dem Sprunggelenk, der Schulter und anderen Gelenken befassen. Die meisten dieser Studien verwenden Injektionen, da Tissue-Engineering-Scaffolds noch in der Entwicklung sind und nicht gut erforscht sind.

Positiv ist zu vermerken, dass diese Studien oft eine Verbesserung der Symptome mit weniger Schmerzen und verbesserten funktionellen Werten gezeigt haben. Auf der anderen Seite waren die meisten dieser Studien sehr klein und dauerten nur Monate oder Jahre. Die langfristigen Auswirkungen von Stammzellinjektionen wurden nicht untersucht.

Das liegt nicht daran, dass sich niemand mit diesen Themen beschäftigt, sondern weil die Sammlung von Langzeitdaten viel Zeit in Anspruch nimmt. Daher sind wir wahrscheinlich ein Jahrzehnt oder länger davon entfernt, zu viel darüber zu wissen, wie sich dies auf die langfristige Gesundheit eines Gelenks auswirkt.

Das andere große Problem bei den meisten dieser Studien ist, dass sie, wenn überhaupt, nicht viel besser sind als herkömmliche nicht-chirurgische Arthritisbehandlungen. Während Menschen mit Stammzellen eine gewisse Verbesserung erzielen können, unterscheidet sich diese möglicherweise nicht wesentlich von anderen Behandlungen, die als sicherer und viel weniger kostspielig gelten. Wenn zum Beispiel eine Kortisonspritze oder eine Physiotherapie positive Auswirkungen haben, warum dann eine experimentelle Behandlung injizieren, die sich nicht als viel besser erwiesen hat?

Schließlich gibt es ernsthafte Fragen zur Sicherheit von Stammzellbehandlungen. Es gab Fragen, die von der Aktivierung des Immunsystems bis hin zur malignen Transformation reichen. Ein Teil des Problems besteht darin, dass einige Arten von Stammzellbehandlungen wahrscheinlich sehr sicher sind, während andere ein erhebliches Risiko bergen, aber alle werden als „Stammzellbehandlungen“ kategorisiert.

Für Patienten kann es schwierig sein zu wissen, wie sicher die Behandlung, die sie erhalten, sein könnte. Bis wir eine gemeinsame Sprache für die Verwendung von Stammzellen entwickelt haben und die Risiken und Vorteile verschiedener Arten von Stammzellbehandlungen verstanden haben, ist es zu früh, um diese experimentellen Behandlungen allgemein zu empfehlen.

Lohnt es sich zu warten?

Eine der häufigsten Fragen von Menschen, die über die nächsten Schritte in der Arthritis-Behandlung nachdenken, lautet, ob es sich lohnt, auf Stammzellbehandlungen zu warten: Soll ich einen Gelenkersatz verschieben, in der Hoffnung, dass Stammzellen in der Nähe sind?

Dies ist unwahrscheinlich. Wahrscheinlich werden Stammzellen zunächst für Menschen mit einer Gelenkverletzung am nützlichsten sein und den Knorpelabbau in diesem Gelenk verhindern wollen, nicht für Menschen, die neuen Knorpel nachwachsen lassen wollen. Beispielsweise erleidet ein junger Athlet mit einem normalen Knie eine Bänderverletzung und einen damit verbundenen Knorpelschaden. Die Struktur ihres Knies ist normal, aber der Knorpel war beschädigt. Die Hoffnung besteht darin, dass die Injektion von Stammzellen dazu beitragen kann, den Körper anzuregen, diesen Schaden zu reparieren, bevor der Knorpel irreparabel geschädigt wird.

Dies ist ein ganz anderes Szenario als bei jemandem, der ein stark beschädigtes Gelenk hat, das nicht richtig ausgerichtet ist, an Knorpel fehlt und Deformitäten wie Knochensporne entwickelt hat. In diesen Szenarien ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass Stammzellen in naher Zukunft zu jeder Zeit signifikant helfen werden. Wir haben noch einen langen Weg vor uns in Bezug auf Gewebezüchtung und Stammzellabgabe, um zu wissen, wie wir diesen Menschen helfen können.

Stammzellen gelten vielen als die Zukunft der Orthopädie und Gelenkheilung. Wir fangen gerade erst an zu lernen, wie man die Fähigkeiten einer Stammzelle nutzt, um Knorpel zu reparieren und nachzuwachsen. Obwohl es ermutigende Forschungen gibt, sind wir wahrscheinlich noch Jahrzehnte davon entfernt, die Auswirkungen von Arthritis und Knorpelschäden so umzukehren, dass die meisten Menschen davon profitieren.

Gegenwärtig gibt es noch viel über Stammzellen zu lernen. Wir wissen einfach nicht genug über die Risiken der Behandlung, den möglichen Nutzen und ob sie einen Vorteil gegenüber anderen Behandlungen bieten, die derzeit bei der Behandlung von Knorpelproblemen in unseren Gelenken eingesetzt werden. Im Moment kann sich das, was eine Person als „Stammzellenbehandlung“ bezeichnet, völlig von einer anderen unterscheiden. Daher ist es sehr schwierig, Behandlungen, Sicherheit und Wirksamkeit zu vergleichen.

Wir raten zu großer Vorsicht bei jemandem, der eine Verbesserung durch eine Behandlung mit Stammzellen verspricht. Am wichtigsten ist, dass die derzeitige Stammzellenbehandlung von Knorpelproblemen die Auswirkungen von Arthritis nicht umkehrt. Während einige Studien eine klinische Verbesserung zeigen, ist dies noch lange nicht eine Heilung für die Erkrankung.