Die Alterungsprozesse der Knorpelzelle werden durch Schäden an der Erbsubstanz (DNA) hervorgerufen. Verstärkt treten die Zellschäden unter oxydativem Streß auf. Durch eine Verringerung des oxydativen Streß läßt sich das Leben einer Knorpelzelle im Kulturmedium verdoppeln.
Der Verschleiß der Gelenke (Arthrose) ist in unserer immer älter werdenden Gesellschaft ein wachsendes Problem. Wissenschaftler von der Universität in Iowa unter der Leitung von Dr. Joseph Buckwalter entdeckten, dass die Alterungsprozesse der Knorpelzelle anscheinend hauptverantwortlich für die Entwicklung einer Arthrose sind. "Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass menschliche Knorpelzellen einem dramatischen altersbezogenen Prozess unterliegen, der von der Zerstörung der DNA-Information abhängt ", sagt der Forscher. Die Alterung und schließlich das Absterben der Knorpelzelle wird also von der Erbsubstanz bestimmt. Bei jeder Zellteilung verringert sich die Telomerlänge der Knorpelzellen, bis sie zuletzt funktionsuntüchtigt werden. Der Patient entwickelt dann eine Arthrose. (Zur Erklärung: Die Telomere sind die natürlichen Chromosomenenden, die für die Stabilität der Chromosome verantwortlich sind. Bei jeder Zellteilung verringert sich die Länge der Telomere. Ab einer bestimmten minimalen Länge tritt der Zelltod ein.)
Die Knorpelzelle reagiert sehr empfindlich auf eine Änderung des umgebenden Sauerstoffdruckes. Kommt es im Rahmen eines Bruches oder einer Verletzung zu einer Änderung des Sauerstoffdruckes im Gelenk, erleidet die Zelle einen sogenannten Sauerstoffstreß (Oxydativer Streß). Dieser führt seinerseits zu Schäden an der DNA - der vorzeitige Alterungsprozess beginnt.
Um dem Alterungsprozess der Knorpelzelle entgegen zu wirken, entnahmen die Wissenschaftler Knorpelzellen eines 21jährigen Mannes und züchteten sie in einem Kulturmedium. Sie stellten fest, dass die Zellen nach 20 Zellteilungen abstarben. Fügten sie der Kultur ein bestimmtes Enzym - die Telomerase - hinzu, so konnten sich die Zellen jeweils 45 mal vor dem Zelltod teilen. Auch die Alterungsprozesse stellten sich erst später ein. Die Telomerase ein Enzym, dass normalerweise nur bei einzelligen Lebewesen oder bei Mehrzellern in Keim- und Embryonalzellen auftritt. Die Telomerase ist in der Lage, die Verkürzung der Telomeren rückgängig zu machen.
Wurde obendrein der umgebende Sauerstoffdruck verringert, kam es sogar zu 60 Zellteilungen pro Zelleben. Insgesamt lies sich die Lebensspanne der Knorpelzelle verdoppeln, wenn sie vor oxydativem Streß geschützt wurde.
Die Hoffnung der Wissenschaftler ist es, durch eine Verringerung des oxydativen Streß nach Verletzungen des Gelenkes, das Risiko einer Arthroseentstehung zu senken.
Substanzen, die in der Lage sind, freie Radikale in der Zelle aufzufangen sind unter dem Namen `Antioxydanzien´ in der Medizin längst bekannt. Zu den wichtigsten zählen Vitamin E und C. Zum jetzigen Zeitpunkt wäre die Behauptung jedoch gewagt, dass die Einnahme von Antioxydanzien vor einer Arthrose schützt. Eventuell könnten -- laut Dr. Buckwalter - Hochrisikopatienten vom Einsatz der Antioxydanzien profitieren.