Über Arthrose redet niemand gern. Die Krankheit lähmt – und ist nicht heilbar. Ingenieure und Ärzte suchen nach dem perfekten Gelenkersatz

Im Bewegungsbad Marienfelde im Südwesten Berlins gehen die Jogger ins Becken. Zehn Damen, ein Herr. Frau Minkenberg ist dabei, das Ehepaar Möhring, Frau Gutzke. Wie jeden Mittwoch und jeden Montag. Im brusttiefen Wasser geht es im Kreis, erst mit der Strömung, dann gegen die Strömung. Das tut den Aquajoggern gut.

»Oberkörper schön durchstrecken!«, ruft Christian, der dunkelblonde Coach der Gruppe, der früher mal Amateurboxer war und jetzt Medizin studiert. Er hat eine CD mit Popmusik in das Abspielgerät gelegt. Die Damen mögen Christian.

Ist das Hüftgelenk erheblich geschädigt(1) ... BILD

Viele von ihnen kommen, weil sie es an den Gelenken haben und ihnen eine Arthrose in der Hüfte sitzt oder im Rücken – oder im Knie. Marianne Minkenberg zum Beispiel. Die Ärzte haben ihr eine fortgeschrittene Kniegelenkarthrose attestiert, und ein wenig sieht man es, wenn sie am Beckenrand geht. Steifer, wackliger ist sie geworden, die Frau mit den kurzen grauen Haaren und dem schwar-zen Badeanzug. Aber genau das ist das Wunderbare an der Gymnastik im Wasser, dass hier die Glieder leichter und die Gelenke beweglicher sind und die Jugend ein wenig zurückkehrt.

Mindestens fünf Millionen Deutsche gelten als arthrosekrank, und die meisten Experten erwarten, dass die Zahl weiter steigt. Je älter die Gesellschaft, so die simple Rechung, desto häufiger die Arthrose. Tatsächlich ist Arthrose, die vor allem Knie und Hüften, Hände oder Wirbelgelenke befällt, ein Paradebeispiel für das, was Mediziner als degenerative Leiden bezeichnen: Begünstigt beispielsweise durch Gelenkfehlstellungen, Übergewicht oder schwere körperliche Arbeit, werden über Jahre hinweg die schützenden Knorpelkappen der Gelenke geschädigt. Die Vorstellung von der Arthrose als Verschleißerkrankung ist irreführend, denn dann müssten Gelenke, die am meisten geschont werden, am längsten halten. Das Gegenteil ist der Fall: Ein regelmäßig belastetes Gelenk hält am besten durch. Die Arthrose ist eher die Folge eines Ungleichgewichts zwischen Belastung und gestörtem Knorpel.

... ist ein Implantat oft die letzte Chance, die Beweglichkeit im Gelenk zu erhalten. Die so genannte Total-Endoprothese (TEP) ersetzt die Gelenkpfanne (2) und den Gelenkkopf im Oberschenkel (3) . Für die Implantation der Endoprothese müssen die Ärzte durch große Muskelpartien schneiden (5) . Der große Zugang erschwert die Rehabilitation nach der Operation. Wenn möglich, versuchen die Chirurgen deshalb, mit einem kleinen Schnitt auszukommen. BILD

Schmerzen beim Treppablaufen sind oft erste Zeichen der Krankheit. Später kommen knöcherne Umbauprozesse hinzu, die Gelenke werden steif. Mitunter endet der Krankheitsprozess in einer schweren Gehbehinderung.

Szenenwechsel, Dresden, Flughafen. Während in Berlin die Aquajogger ihre Runden drehen, arbeitet ESIM in einer Werkhalle der IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH: Er pufft und rollt und dreht die Kugel in der Pfanne. Fünf Millionen Mal.

ESIM ist der vielleicht modernste Hüftsimulator der Welt. Wiener Wissenschaftler haben den mannshohen, mit Steuerungstechnik voll gepackten Kasten vor ein paar Jahren entwickelt, um besser prüfen zu können, wie schnell eine künstliche Hüfte im Körper eines Arthrosekranken verschleißt. Seit einigen Jahren müssen Kunstgelenke solche Verschleißtests nach einheitlicher ISO-Norm durchlaufen, bevor sie eine Zertifizierung bekommen. Die Arthrosemedizin braucht Ersatzteile – betriebsfest und abriebsarm.

Hüft- und Knieprothesen werden im Airbus-Labor getestet

Eine TEP setzen die Orthopäden
auch dann ein, wenn der
Schenkelhals durch Osteoporose
geschwächt und zum Beispiel bei
einem Sturz gebrochen ist(4) . BILD

Tatsächlich ist die Dresdener IMA – die auch einen Airbus A380 auf Materialverschleiß prüft und deren Vorläuferinstitut zu DDR-Zeiten schon den Trabi testete – eine der wenigen unabhängigen Prothesenprüfstellen in Deutschland. Zu ihren Kunden zählen vor allem kleinere Hersteller, die selbst über keine Testlabors verfügen, aber dennoch mithalten wollen im dynamisch wachsenden Prothesenmarkt. So gibt es allein für künstliche Hüften inzwischen mehr als 300 verschiedene Fabrikate. Nach einer Analyse der Unternehmensberatung Frost & Sullivan könnte der europäische Gesamtumsatz mit Hüft- und Knieprothesen in den kommenden fünf Jahren auf knapp zwei Milliarden Dollar jährlich steigen. Und auch für die Kliniken gehört der Gelenkersatz zum Kerngeschäft: Jedes Jahr, so schätzen Experten, werden in Deutschland rund 100000 Hüftgelenke und fast noch einmal so viele Knie bei Arthrosekranken ausgetauscht – mit steigender Tendenz.

»Sehen Sie!«, sagt Steffen Vater, der junge IMA-Ingenieur mit dem offenen roten Hemd, und hält eine Kunsthüfte hoch. Sie besteht aus zwei Teilen – der künstlichen Gelenkpfanne, die an eine Nussschale erinnert, und dem Prothesenschaft mit dem kugelartigen Kopf. Beide Teile werden in eine spezielle Halterung eingespannt. Dann kann ESIM sie bearbeiten.

Fresszellen und Abrieb lockern auf Dauer das Implantat

Von einem Elektromotor getrieben, schwingt dabei der Schaft nach vorn, dann in einem leichten Kreisbogen zurück. Die Kugel dreht sich dadurch in der Pfanne auf ihre für den menschlichen Gang so typische Art. Fünf Millionen Mal geht das so. Kugel gegen Pfanne. Schaut man ESIM zu, könnte man meinen, die richtige Arthrosetherapie sei eigentlich ein Ingenieursproblem.

Als Marianne Minkenberg Mitte fünfzig war, musste sie ihren Job an den Nagel hängen. Die Kniegelenke taten ihr zu sehr weh. 19 Jahre hatte sie in einer Großküche gearbeitet, stand den ganzen Tag auf hartem Steinfußboden. Sie wurde krankgeschrieben, arbeitslos, schließlich frühberentet.

Viele Abhilfen gibt es gegen Arthrose, und meist probieren die Betroffenen alles Mögliche aus. Denn über viele Jahre geht es schlicht darum, mit den Beschwerden im Alltag zurechtzukommen. Die Gegenmittel reichen von orthopädischen Schuheinlagen über Schmerzmedikamente und Gelenkinjektionen bis hin zu Nahrungsergänzungspräparaten, die Extrakte aus Haifischknorpel oder Avocado-Soja-Ölen enthalten. Manches davon ist nützlich, vieles umstritten. Umdrehen lässt sich der Arthroseprozess nicht.

Umso wichtiger, vielleicht sogar mitentscheidend für den Krankheitsverlauf ist nach Ansicht vieler Experten das Bewegungstraining. Man weiß, dass sich der Knorpel nur aus der Gelenkflüssigkeit ernährt und dafür das Gelenk bewegt werden muss. Bewegen, ohne zu belasten, gilt als goldene Arthroseregel. Radfahren oder Schwimmen sind gut, Aquajogging auch.

»Schön aus dem Rücken arbeiten!«, ruft Christian. Frau Minkenberg joggt im Kreis. Sie ist jetzt 62, gebürtige Berlinerin, bescheiden. Dass die Kniebeschwerden verschwinden könnten, erwartet sie gar nicht. »Mit manchen Dingen muss man beim Älterwerden leben.« Aber ohne Aquajogging, sagt sie, wäre es schlimmer. Auch Cortisonspritzen ins Gelenk hat sie schon bekommen, man hat eine Gelenkspiegelung gemacht, manchmal muss sie Schmerzmittel nehmen.

ESIM stampft leise. Wie eine Dampflok in der Ferne. So gut wie irgend möglich wolle man den Körper nachahmen, sagt Steffen Vater. So kann der Simulator wechselnde Belastungen bis zu 300 Kilo über ein Druckluftsystem auf das Kunstgelenk ausüben. Der Spalt zwischen Kugel und Pfanne wird ständig durch ein Gemisch aus Wasser und Kälberserum geschmiert. Der Test läuft bei Körpertemperatur. Die Anforderungen an die Echtheit der Simulation sind größer denn je.

Ende der fünfziger Jahre hatte der englische Chirurg John Charnley die erste erfolgreiche Kunsthüfte entwickelt – seitdem gilt der Gelenkersatz als eine der aussichtsreichsten chirurgischen Operationen überhaupt. Heutige Standardimplantate, die aus Metall und dem Kunststoff Polyethylen bestehen, überdauern rund 15 bis 20 Jahre. Wenn man einen 65-jährigen Patienten mit Arthrose operiert, stehen die Chancen daher nicht schlecht, dass das Implantat bis an sein Lebensende hält.

Doch inzwischen lassen sich selbst Patienten in den Vierzigern ein Kunstgelenk einsetzen – Patienten, die beispielsweise in der Folge von kindlichem Rheuma schon im jungen Erwachsenenalter unter schweren Gelenkschäden leiden oder die schlicht keine Mobilitätseinbußen hinnehmen wollen. Prothesen liegen im Trend. Bei einem 40-Jährigen aber, dem man ein Ersatzgelenk einpflanzt, ist eine Prothesenerneuerung im Laufe des Lebens programmiert.

Längst verfolgen Chirurgen deshalb zwei neue Ansätze: Zum einen verwenden sie gerade bei Hüftoperationen zunehmend miniaturisierte Implantate. Manche von ihnen – beispielsweise die so genannte McMinn-Prothese – lassen sich gleich einer Zahnkrone auf den Knochen aufsetzen. Dadurch soll Knochensubstanz geschont und ein eventuell notwendiger Folgeeingriff erleichtert werden.

Zum anderen könnte die boomende Prothesenforschung Ersatzteile mit längerer Lebensdauer liefern. Eine Schlüsselrolle spielt dabei der Abrieb von Kugel und Pfanne. »Genau den messen wir mit ESIM«, sagt Steffen Vater. Zwar liege der Abrieb selbst nach fünf Millionen Runden meist im Milligrammbereich und sei mit bloßem Auge kaum zu sehen. Doch auch geringe Mengen an Abriebpartikeln lösen eine biologische Antwort des Körpers aus: Sie stacheln Fresszellen an, die den Knochen um die Prothese abbauen. Dadurch lockert sich das Implantat – und muss vorzeitig ausgetauscht werden.

Manche Forscher setzen daher darauf, für die Gelenkpfanne ein neuartiges Polyethylen zu verwenden, das durch Beschuss mit Elektronen- oder Gammastrahlen eine hoch vernetzte molekulare Struktur besitzt und abriebfester ist als das herkömmliche Material. Andere plädieren dafür, ganz auf den Kunststoff zu verzichten und Kugel wie Pfanne komplett aus Metall oder Keramik zu fertigen.

Deutsche Ärzte greifen doppelt so oft zum Messer wie die japanischen Kollegen

»Was das Beste ist, kommt freilich einer Glaubensfrage gleich«, urteilt der Chef der Dresdener Orthopädischen Universitätsklinik Klaus-Peter Günther. »Derzeit giften sich die Leute auf den Kongressen noch an.« Klar ist wohl nur, dass alle Materialien ihre Nachteile haben. So könnte das hoch vernetzte Polyethylen nach neueren Studien anfälliger für Ermüdungsrisse sein als zunächst geglaubt. Die Metallvariante ihrerseits besticht durch extreme Bruchsicherheit, doch werden mit der Zeit Metall-Ionen in den Körper freigesetzt, die ein erhöhtes Allergie-, vielleicht sogar ein erhöhtes Krebsrisiko bergen. Keramik schließlich gilt als praktisch abriebfrei und biologisch gut verträglich, aber in seltenen Fällen treten folgenreiche Implantatbrüche auf. Die Kür des Topmodells unter den Prothesen jedenfalls dürfte noch auf sich warten lassen.

Unterdessen bleibt jedoch die Hauptfrage offen: Wann ist eine Prothese überhaupt nötig? Bis heute seien sich Ärzte uneins, wann man welchen Patienten operieren solle, räumt Günther ein. Tatsächlich variieren die Eingriffsraten stark von Land zu Land. So werden in Deutschland, Frankreich oder der Schweiz etwa doppelt so häufig Ersatzhüften eingepflanzt wie in Ungarn, Portugal, Japan oder den USA. Nur teilweise lässt sich das dadurch erklären, dass die Bevölkerungen in den verschiedenen Ländern unterschiedlich alt und die Gesundheitssysteme unterschiedlich gut sind. Vielmehr scheinen auch gesellschaftlich geprägte Bilder und Erwartungen eine Rolle dabei zu spielen, ob ein Kunstgelenk als sinnvoll und wünschenswert gilt oder nicht. Was spricht dafür, mit einer Prothese zu leben?

Mag sein, Marianne Minkenberg wird nie ein Kunstknie brauchen. Andere der Aquajogger haben eine Gelenkoperation bereits hinter sich. Doch im Einzelfall lässt sich schwer vorhersagen, ob – und wann – ein Eingriff notwendig ist. Frau Minkenberg hofft jedenfalls, dass er ihr erspart bleibt.

Ohnehin wehren sich manche Betroffenen vehement gegen die Vorstellung, dass Arthrose unaufhaltsam in ein langes Leiden mit der Operation am Ende führen müsse. »Es kommen Patienten zu uns, die eine bereits geplante Gelenkoperation wieder absagen, weil sie nach ein paar Wochen merken, dass es ihnen besser geht«, berichtet Eckhard Fisseler, der im hessischen Felsberg eine Arthrose-Selbsthilfegruppe gegründet hat. Der 69-Jährige sagt von sich, dass er vor 20 Jahren wegen Arthroseschmerzen in Hüfte und Knie kaum noch laufen und nachts nicht mehr schlafen konnte. Durch eine fleischfreie Ernährung mit viel Obst und Gemüse sei er jedoch seit vielen Jahren beschwerdefrei. Doch obgleich viele Betroffene berichten, dass sich Gelenkbeschwerden beispielsweise auch durch Fastentage lindern lassen, fehlen für eine Arthrosediät noch die wissenschaftlichen Belege.

Gleichwohl scheint sich das Verständnis der Arthrose auch unter Forschern zu wandeln – das alte mechanistische Bild ist passé. So ist zwar unbestritten, dass mechanische Einflüsse wie Hüftgelenkfehlstellungen oder selbst X-Beine zu einem Verschleiß des Gelenkknorpels führen. Doch auf molekularer Ebene wird der Krankheitsprozess wahrscheinlich durch zahlreiche Signalstoffe wie Interleukine oder den Tumornekrosefaktor-alpha gesteuert, die man seit langem von unterschiedlichen Entzündungsvorgängen im Körper her kennt. Manche Mediziner erproben bereits einen Hemmstoff des Interleukin-1, der sich ins Gelenk spritzen lässt.

Erst vor kurzem indes haben der britische Sozialmediziner Paul Dieppe und der schwedische Arthrosespezialist Stefan Lohmander im Fachblatt Lancet argumentiert, dass das Krankheitskonzept noch einmal gehörig erweitert werden müsse. Denn bis heute sei überraschend unklar, wie der Arthroseschmerz eigentlich entsteht. Bekannt ist das Paradox, dass mitunter ein Gelenk auf einer Röntgenaufnahme verheerend aussieht – aber keine oder wenige Beschwerden verursacht. Auch weiß man, dass sich zwar in der Gelenkhaut und im Knochen Nerven finden, nicht jedoch im Knorpel, weshalb geschädigter Gelenkknorpel höchstens indirekt Schmerzen verursachen kann.

Verstehen lasse sich die Arthrose daher auch nicht durch einen anatomischen Gelenkbefund, betonen Dieppe und Lohmander. Entscheidend sei vielmehr ein Zusammenspiel von Entzündungsvorgängen im Gelenk, der Schmerzverarbeitung im Nervensystem sowie den psychischen und sozialen Einflussgrößen im Leben des Patienten. Weithin akzeptiert ist, dass das Schmerzerleben stark von subjektiven Faktoren abhängt. Und starke anhaltende Schmerzen könnten ihrerseits durch Freisetzung von Signalstoffen eine Gelenkentzündung weiter verstärken, vermuten die beiden Wissenschaftler. Nach ihrem Modell wäre leicht verständlich, dass beispielsweise eine berufliche Krise den Ausschlag geben kann, ob ein Gelenkschaden stärker oder schwächer erlebt, eine Operation mehr oder weniger gewünscht wird. Ohne den jeweiligen Lebenszusammenhang, so die Forscher, erschließe sich die Krankheit nicht.

Christian hat noch mal das Sagen: »Oberkörper gerade halten, Bauchmuskeln aktivieren!« Die Aquajogger sind inzwischen im tiefen Becken, rudern aufrecht im Wasser mit Armen und Beinen, Frau Minkenberg, das Ehepaar Möhring, Frau Gutzke. Alle sind sie seit sechs oder sieben Jahren dabei, und natürlich kommen sie auch, weil sie sich kennen. Nicht trotz – vielmehr wegen der chronischen Beschwerden bilden sich neue soziale Netze. Eine letzte Runde noch. Dann gehen die Jogger an Land.