Praktische Bedeutung der Zytokinbestimmung im Gelenkpunktat von Patienten mit Arthrosen oder rheumatischen Arthritiden

Zusammenfassung

Ziel Feststellung, inwieweit die Aktivität knorpelabbauender Enzyme in der Synovialflüssigkeit (SF) von Patienten mit chronischer Polyarthritis und anderen Gelenkerkrankungen mit der Konzentration von Zytokinen in der SF korreliert.

Methodik Bei 97 Patienten mit Kniegelenkserkrankungen (chronische Polyarthritis (RA) n 44, Arthrose (OA) n 35, Meniscusverletzungen (Men) n 10, reaktive Arthritiden (ReA) n 8) wurden Zytokine und knorpelabbauende Enzyme in der SF bestimmt. Gemessen wurden Interleukin-1α und β, IL-1-Rezeptor-Antagonist (IL-1ra), IL-6, IL-8, Tumor-Nekrose-Faktor α (TNFα; alle Messungen mit ELISA), Collagenase-Aktivität und Caseinase-Aktivität (Substrat-Assays).

Ergebnisse Die SF-Konzentrationen aller gemessener Zytokine außer IL-6 und IL-1α waren in der RA-Gruppe signifikant höher als bei OA-Patienten (p<0,05, ANOVA nach Rang). IL-1ra, IL-6 und IL-1β korrelierten am besten mit der Collagenase-Aktivität in der SF (r = 0,63; 0,57; 0,55; Spearman's Rang-Korrelation). Die beste Korrelation mit der Caseinase-Aktivität wiesen IL-1β (r = 0,53) und IL-1ra (r = 0,52) auf. Die IL-1ra-Konzentration in der SF war gut korreliert mit derjenigen von IL-6, IL-1β, IL-8 und TNFα (r = 0,73 bis 0,66; alle p für Korrelations-Messungen < 0,005), aber nicht mit IL-1α. Das molare Verhältnis von IL-1 zu IL-1ra in der SF zeigte keine Korrelation mit der Aktivität von Collagenase oder Caseinase. IL-1β und IL-1ra in der SF waren positiv mit der BSG korreliert.

Schlußfolgerung Die Messung der SF-Konzentrationen von IL-1β und IL-1ra erlauben bei Patienten mit den von uns untersuchten Gelenkerkrankungen offenbar eine gewisse Vorhersage der Aktivität von Collagenase und Caseinase im Gelenk. Da in der Regel ein mindestens 100 facher Überschuß von IL-1ra zu IL-1β gefunden wurde, dürfte die Bestimmung von IL-1ra von beiden die unproblematischere sein. Das molare Verhältnis von IL-1 zu IL-1ra in der SF hatte keinen Vorhersagewert für die Aktivität knorpelabbauender Enzyme in derselben Probe oder die BSG des Patienten. Die Hypothese, daß das IL-1/IL-1ra-Verhältnis in der SF bei Gelenkerkrankungen die Entzündungsaktivität des betreffenden Gelenkes widerspiegelt, findet durch unsere Daten keine Bestätigung.

Abstract

Objective To determine whether the activity of cartilage-degrading enzymes in the synovial fluid (SF) of patients with rheumatoid arthritis and other joint diseases is correlated with the concentration of cytokines in the SF.

Methods Cytokines and cartilage-degrading enzymes were determined in the SF of 97 patients with various disorders involving the knee joints (rheumatoid arthritis (RA) n 44; osteoarthritis (OA) n 35; meniscal trauma (Men) n 10; reactive arthritides (ReA) n 8). In these samples we measured the concentrations of interleukin-1α and β, IL-1-receptor antagonist (IL-1ra), IL-6, IL-8, tumor necrosis factor α (TNFα; all by ELISA), collagenase-activity and caseinase-activity (by substrate assays).

Results With the exception of IL-1α and IL-6, cytokine-concentrations were significantly higher in RA than in OA SF-samples (p<0.05; ANOVA on ranks). IL-1ra, IL-6, and IL-1β were correlated best with the collagenase-activity in the SF (r -0.63; 0.57; 0.55; Spearman's rank correlation), while IL-1β (r = 0.53) and IL-1ra (r = 0.52) were best correlated with the caseinase-activity in the samples. The SF-concentration of IL-1ra was well correlated with the levels of IL-6, IL-1β, II-8, and TNFα (r from 0.73 to 0.66; all p<0.005), but not with IL1α. The molar ratio of IL-1 to IL-1ra in the SF was neither correlated with the activity of collagenase nor caseinase. IL-1β and IL-1ra in the SF were positively correlated with the erythrocyte sedimentation rate (ESR).

Conclusions The determination of IL-1β and IL-1ra in the SF of patients with joint disorders as examined in this study seems to allow to a certain extent a prediction of the collagenase- and caseinaseactivity contained in the diseased joint. We would favor the measurement of IL-1ra, since it was usually found in a more than 100-fold molar excess over IL-1β. The molar ratio of IL-1 to IL-1ra had no predictive value for the activity of cartilage-degrading enzymes in the sample, or for the patient's ESR. The hypothesis that in rheumatic diseases the IL-1/IL-1ra - ratio in the SF may reflect the inflammatory activity of the respective joint, is not supported by our data.