Zur Knorpelprotektion von Harpagophytum procumbens DC : Histologische, zellbiologische und molekularbiologische Untersuchungen

Abstract

Präparate aus der Teufelskralle werden seit mehr als 50 Jahren von der Bevölkerung zur Behandlung bei rheumatischen Beschwerden genutzt. Inzwischen belegen klinische Studien eine gute klinische Evidenz der Wirksamkeit und Verträglichkeit von Harpagophytum procumbens. In-vitro-Untersuchungen weisen darauf hin, dass die Wirkbestandteile der Teufelskrallenwurzel Botenstoffe der Entzündung und Knorpelzerstörung hemmen. Um nachweisen zu können, ob die In-vitro-Untersuchungen ein Surrogat-Marker für eine knorpelprotektive Wirkung sind, wurde in einem Osteoarthritis-Modell beim Kaninchen ein Harpagophytum-Spezialextrakt über die Dauer von 6 Monaten mit dem Futter verabreicht. Ziel dieser Untersuchung war es, (1) histologisch Hüftknorpelgewebe von mit Harpagophytum-Extrakt behandelten, an einer Hüfte operierten Kaninchen mit Hüftknorpelgewebe mit dem unbehandelter operierter Tiere zu vergleichen, (2) das Hüftknorpelgewebe der beiden Kaninchengruppen molekularbiologisch mittels spezifisch für Kaninchen-RNA konstruierter Primer matrix-umbauender Gene zu untersuchen und (3) die Wirkung von Teufelskrallenwurzel und Weidenrindenextrakt auf die stimulierte Expression von Entzündungsmediatoren in bovinen und humanen Chondrozytenkulturen zu bestimmen. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen einen Trend zur chondroiden Regeneration im Hüftknorpel der operierten Seite bei den mit Harpagophytum procumbens behandelten Kaninchen (verminderte Zellzahl, vermehrte Farbintensität des Zytoplasmas (stärkere Basophilie) als unspezifischer Ausdruck eines erhöhten Stoffwechsels wie bei chondroider Regeneration) in den histologischen Schnitten. Bei der Elastika Färbung war die stärkere Farbintensität des Zytoplasmas des rechten Hüftknorpels (operierte Extremität) bei den mit Harpagophytum behandelten Kaninchen statistisch signifikant zum linken Hüftknorpel und zur nicht operierten Seite der Kontrolltiere. Im Einklang damit steht eine vermehrte Expression des Inhibitors der knorpelzerstörenden Metalloproteinasen (TIMP-2) bei zwei der mit Harpagophytum procumbens behandelten Kaninchen. Alle anderen untersuchten Moleküle wurden durch die Harpagophytum-Behandlung in ihrer Genexpression nicht verändert. In unseren bovinen Zellkulturen beeinflusste Harpagophytum procumbens die stimulierte Prostaglandin-E2-Synthese - vermutlich aufgrund von Verunreinigungen des Extraktes - nicht, da der bekannte Effekt auf die Zyklooxygenase in diesem Modell nicht nachgewiesen werden konnte, wohl aber eine Stimulierung der schädlichen Stickoxid-Produktion. Der untersuchte Weidenrindenextrakt hemmte dagegen in den bovinen Knorpelzellen die stimulierte Prostaglandin-E2-Synthese, was im Einklang mit der bekannten COX-2-Hemmung steht. Die Stickoxid-Synthese wurde auch hier nicht beeinflusst. Die Ergebnisse der Experimente unterstützen somit die Hypothese, dass Harpagophytum procumbens eine knorpelprotektive Wirkung ähnlich der moderner Antirheumatika besitzt, die über Effektormoleküle der Matrixsynthese vermittelt wird.

Since more than 50 years, Harpagophytum procumbens is used by the population for the treatment of rheumatic symptoms. In the meantime, clinical trials have confirmed the effectiveness and tolerability of Harpagophytum procumbens. In-vitro experiments indicate that ingredients of the root of Harpagophytum procumbens inhibit mediators of inflammation and cartilage destruction. In order to see, whether the in-vitro data may reflect cartilage protection in vivo, we used an animal model of osteoarthritis to assess the effectiveness of Harpagophytum extract following joint destabilization of the right knee. The Harpagophytum extract was administered with the food for six months post injury. The aim of the study was (1) to assess, whether hip cartilage of rabbits treated with the Harpagophytum extract differed from that of untreated rabbits, (2) to use molecular biological analyses using specific primers for REAL-Time PCR for matrix-remodelling genes designed for rabbit RNA and (3) to investigate the effect of Harpagophytum and Salix extracts on the stimulated expression of inflammatory mediators in bovine and human chondrocyte cultures. The results of the experiments demonstrate a trend towards chondroid regeneration of hip cartilage of the operated limb in rabbits treated with Harpagophytum extract with regard to decreased cell numbers and increased staining intensity of cytoplasma as unspecific equivalent of increased metabolism. In the Elastica staining, the increase in intensity of the cytoplasma staining was significantly different in the cartilage of the operated limb versus the non-operated limb of the rabbits treated with Harpagophytum extract and versus the non-operated limb of the control group. In accordance with this finding, expression of the inhibitor of the cartilage-degrading metalloproteinases (TIMP-2) was increased in rabbits treated with the Harpagophytum extract. In the bovine cell cultures Harpagophytum procumbens showed no impact on the stimulated synthesis of postaglandin-E2 probably due to contamination, because we were not able to demonstrate the scientifically proven effect on cyclooxygenase but we found an increase of toxic nitric oxide production. In contrast, the Salix extract inhibited the synthesis of postaglandin-E2, which is in accordance with the COX-2 inhibition. In contrast, nitric oxide synthesis remained unaffected. In summary, our results support the hypothesis of a cartilage-protective effect of Harpagophytum procumbens similar to that of modern antirheumatics by inhibiting the mediators of cartilage destruction.