Arthrose: Warum menschliche Gelenke schneller verschleißen

Der Mensch besitzt in seinen Gelenken nur etwa ein Drittel bis ein Viertel so viel knorpelerhaltender Zuckermoleküle wie andere Menschenaffen. Zu diesem Ergebnis kommt eine am Mittwoch im Fachjournal Nature erschienene internationale Studie.

Federführend beteiligt waren das Institut für Humanbiologie der Universität Kyoto und das Weizmann-Institut für Wissenschaften in Israel. Die Forscher führen den Rückgang auf Veränderungen im Erbgut zurück, die die Aktivität bestimmter Gene steuern.

Das Team um David Gokhman vom Weizmann-Institut und Fumitaka Inoue von der Universität Kyoto untersuchte rund 561.000 Erbgutunterschiede zwischen Menschen und anderen Menschenaffen. Mit einem Verfahren, das Tausende DNA-Bausteine gleichzeitig auf ihre Wirkung prüft, fanden die Forscher 15.077 Stellen mit menschenspezifischer Regelfunktion.

Hybridzellen aus Mensch und Affe

Um die Wirkung dieser Veränderungen auf einzelne Gene zu prüfen, erzeugten die Forscher Hybridzellen aus menschlichen und Schimpansen- beziehungsweise Gorillazellen. Darin liegen die Erbgutsätze beider Arten unter gleichen Bedingungen in einem Zellkern vor. Aus diesen Zellen entwickelten die Wissenschaftler Vorläuferzellen von Knochen und Knorpel. So ließ sich vergleichen, welche Gene beim Menschen anders gesteuert werden.

Der auffälligste Befund betraf die Bildung sogenannter Glykosaminoglykane. Das sind lange Zuckermoleküle, die im Knorpel Wasser binden und dessen Elastizität sichern. Zahlreiche Gene, die an ihrer Produktion beteiligt sind, waren auf den menschlichen Chromosomen deutlich weniger aktiv als auf denen der Gorillas. Der Gehalt dieser Moleküle im menschlichen Gelenk liegt der Studie zufolge etwa drei- bis viermal niedriger.

Möglicher Zusammenhang mit Arthrose

Gokhman erklärte in einer Mitteilung des Weizmann-Instituts, die Zusammensetzung menschlicher Gelenke habe sich im Lauf der Evolution stark verändert. Dadurch seien sie weniger belastbar und anfälliger für Verschleißerkrankungen wie Arthrose oder Bandscheibenvorfälle. Selbst die ältesten Schimpansen im Alter von 60 oder 70 Jahren zeigten kaum entsprechende Beschwerden.

Nadav Mishol, einer der Erstautoren, sagte, die Zuckermoleküle selbst hätten sich kaum verändert. Verändert habe sich die Menge, die der Körper bilde. Nach Einschätzung der Forscher könnte die geringere Menge dieser Zuckermoleküle mit einem leichteren Skelett oder der längeren Formbarkeit des menschlichen Gehirns zusammenhängen.

Laut Weizmann-Institut leiden weltweit rund 607 Millionen Menschen an Arthrose, das entspricht etwa 7,7 Prozent der Weltbevölkerung. Die häufigste Form der Gelenkerkrankung betrifft nicht nur den Knorpel, sondern nach und nach auch Knochen, Gelenkinnenhaut und Bänder. Besonders oft sind Knie, Hüften, Hände und Wirbelsäule betroffen.

Als Risikofaktoren gelten neben genetischer Veranlagung vor allem Alter, frühere Verletzungen, Überlastung und Übergewicht. Die Forscher hoffen, dass ihre Erkenntnisse langfristig helfen können, Risikogruppen früher zu erkennen und Therapien zu verbessern.

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