Glutathion als Mediator der Widerstandsfähigkeit und Resilienz des Knorpels gegenüber oxidativem Stress während des Alterns und bei Osteoarthritis

Zweck: Eine zugrunde liegende Ursache der Osteoarthritis (OA) ist die Unfähigkeit der Chondrozyten, die Homöostase als Reaktion auf sich ändernde Stressbedingungen aufrechtzuerhalten. Der Zweck dieses Artikels war es, Konzepte des oxidativen Stresswiderstands und der Resilienz im Knorpel zu überprüfen und experimentell zu bewerten, wobei die Redox-Homöostase von Glutathion als Beispiel dient. Dieser Rahmen kann helfen, neuartige Ansätze zur Förderung der Chondrozyten-Homöostase während des Alterns und bei Fettleibigkeit zu identifizieren. Materialien und Methoden: Veränderungen im Glutathiongehalt und im Redoxverhältnis wurden in drei Modellen des Chondrozyten-Stresses bewertet: (1) Alters- und gewebespezifische Veränderungen in Gelenkgeweben von 10- und 30-monatigen F344BN-Ratten, einschließlich ex-vivo Patellakultur-Experimenten zur Bewertung des N-Acetylcystein abhängigen Widerstands gegen Interleukin-1beta; (2) Einfluss verschiedener Dauer und Muster zyklischer Druckbelastung in bovinem Knorpel auf die Glutathion-Stressresistenz und Resilienzmechanismen; (3) Zeitabhängige Veränderungen im GSH:GSSG in primären Chondrozyten von Wildtyp- und Sirt3-defizienten Mäusen, die mit dem Pro-Oxidans Menadion herausgefordert wurden. Ergebnisse: Glutathion war im Knorpel häufiger vorhanden als im Meniskus oder im infrapatellar Fettpolster, obwohl der Knorpel auch anfälliger für altersbedingte Oxidation von Glutathion war. Die Glutathion-Redox-Homöostase war empfindlich gegenüber der Dauer der Druckbelastung, sodass belastungsinduzierte Oxidation ungeladene Phasen benötigte, um sich zu erholen und die gesamte Antioxidationskapazität zu erhöhen. Die Exposition gegenüber einem pro-oxidativen Stress verstärkte den Stresswiderstand, indem der Glutathiongehalt und das GSH:GSSG-Verhältnis erhöht wurden, insbesondere in Sirt3-defizienten Zellen. Die Erholungsrate, ein Marker für Resilienz, war jedoch ohne Sirt3 verzögert. Schlussfolgerungen: OA-bezogene Modelle des Knorpelstresses offenbaren multiple Mechanismen, durch die Glutathion oxidativen Stresswiderstand und Resilienz bereitstellt.