Forschende der Yale University untersuchen einen neuen Therapieansatz gegen Arthrose. Der Wirkstoff Lacosamid soll nicht nur Schmerzen reduzieren, sondern auch den Abbau von Knorpel bremsen. Ein spezielles Hydrogel könnte dafür sorgen, dass das Medikament länger direkt im betroffenen Gelenk wirkt.
Warum Arthrose mehr als eine Verschleißerkrankung ist
Arthrose zählt zu den häufigsten Gelenkerkrankungen und kann die Lebensqualität erheblich einschränken. Schmerzen, Steifheit und eine zunehmende Bewegungseinschränkung erschweren vielen Betroffenen den Alltag. Bisherige Behandlungen konzentrieren sich vor allem darauf, die Beschwerden zu lindern. Den fortschreitenden Verlust von Knorpel können sie jedoch nicht zuverlässig aufhalten. Ein Forschungsteam der US-amerikanischen Yale University verfolgt nun einen anderen Ansatz. In einer in der Fachzeitschrift Bioactive Materials veröffentlichten Studie untersuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Wirkstoff Lacosamid, der bereits zur Behandlung von Epilepsie eingesetzt wird. Die präklinischen Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Medikament sowohl an den Schmerzmechanismen als auch an den biologischen Prozessen beteiligt sein könnte, die den Gelenkknorpel schädigen. Besonders vielversprechend war die Kombination mit einem speziellen Hydrogel, das den Wirkstoff nach einer Injektion über einen längeren Zeitraum direkt im Gelenk freisetzen kann.
Arthrose wird häufig als reine Verschleißerkrankung bezeichnet. Tatsächlich sind die Vorgänge im Gelenk jedoch deutlich komplexer. Bei der Erkrankung wird der schützende Knorpel, der die Knochenenden überzieht, zunehmend geschädigt. Gesundes Knorpelgewebe sorgt dafür, dass sich die Knochen möglichst reibungsarm gegeneinander bewegen können. Gleichzeitig federt es Belastungen ab und verteilt den Druck, der bei alltäglichen Bewegungen auf das Gelenk einwirkt.
Eine zentrale Rolle bei der Erhaltung des Knorpels spielen sogenannte Chondrozyten. Diese spezialisierten Zellen produzieren wichtige Bestandteile des Gewebes und sorgen dafür, dass sich Aufbau und Abbau normalerweise im Gleichgewicht befinden. Bei Arthrose gerät dieses Zusammenspiel jedoch aus der Balance: Der Knorpel wird schneller abgebaut, als der Körper ihn erneuern kann. Mit fortschreitender Erkrankung verliert das Gewebe zunehmend seine Schutzfunktion, wodurch Schmerzen, Steifheit und Bewegungseinschränkungen entstehen können.
In fortgeschrittenen Fällen können die Gelenkschäden so ausgeprägt sein, dass ein künstlicher Gelenkersatz notwendig wird. Zwar stehen verschiedene Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung, darunter Schmerzmittel, Physiotherapie und Injektionen, doch diese zielen überwiegend darauf ab, die Beschwerden zu lindern und die Beweglichkeit zu verbessern. Medikamente, die den Krankheitsverlauf nachweislich aufhalten und den geschädigten Knorpel wiederherstellen, fehlen bislang als etablierte Therapie. Genau hier setzt die Forschung von Chuan-Ju Liu und seinem Team an der Yale University an. Die Wissenschaftler suchen nach Möglichkeiten, gezielt in die biologischen Prozesse einzugreifen, die sowohl den Knorpelabbau als auch die Entstehung von Schmerzen beeinflussen. Ihr Ziel ist es, nicht nur die Symptome zu behandeln, sondern langfristig auch die Gelenkstruktur besser zu schützen.
Ein Natriumkanal rückt in den Mittelpunkt der Forschung
Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf Nav1.7, einen spannungsabhängigen Natriumkanal. Solche Kanäle ermöglichen elektrische Signale in Zellen und spielen eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung von Schmerzreizen. Nav1.7 ist vor allem für seine Funktion in Nervenzellen bekannt. Frühere Untersuchungen des Forschungsteams zeigten jedoch, dass das Protein auch in Chondrozyten aktiv ist.
Den Forschenden zufolge nimmt die Aktivität des Natriumkanals bei Arthrose zu. Dies könnte gleich zwei problematische Folgen haben: Einerseits kann die Verarbeitung von Schmerzsignalen beeinflusst werden. Andererseits scheinen Veränderungen der Nav1.7-Aktivität Prozesse in den Knorpelzellen zu fördern, die den Abbau des Gewebes begünstigen. Damit eröffnet sich ein möglicher Ansatzpunkt für eine Behandlung, die nicht allein das Schmerzempfinden beeinflusst, sondern auch die biologischen Vorgänge im erkrankten Gelenk ins Visier nimmt.
Lacosamid soll das Gleichgewicht im Knorpel wiederherstellen
Anstatt einen völlig neuen Wirkstoff zu entwickeln, untersuchte das Team bereits bekannte Substanzen, die Natriumkanäle beeinflussen. Dabei erwies sich Lacosamid als vielversprechender Kandidat.
Der Wirkstoff wird bereits zur Behandlung bestimmter Formen von Epilepsie eingesetzt. In den präklinischen Untersuchungen zeigte sich, dass er bei geeigneter Dosierung Prozesse fördern kann, die für den Aufbau und Erhalt der Knorpelmatrix wichtig sind. Gleichzeitig wurden Mechanismen gehemmt, die zum Abbau des Gewebes beitragen.
Entscheidend war dabei die Konzentration des Medikaments. Die positiven Effekte traten besonders bei einer niedrigen, optimal abgestimmten Dosis auf. Höhere oder niedrigere Konzentrationen führten zu schwächeren Ergebnissen. Das verdeutlicht, wie wichtig eine gezielte Dosierung für den möglichen Einsatz bei Arthrose wäre. Eine höhere Wirkstoffmenge bedeutet nicht automatisch eine bessere Wirkung.
Zwei Signalproteine könnten die Gewebereparatur unterstützen
Zusätzliche Untersuchungen lieferten Hinweise darauf, wie Lacosamid seine Wirkung auf das Knorpelgewebe entfalten könnte. Das Medikament beeinflusste die Freisetzung zweier Signalproteine: HSP70 und Midkine.
HSP70 gehört zu einer Gruppe von Proteinen, die Zellen dabei unterstützen, auf Belastungen zu reagieren und ihre Funktionsfähigkeit unter Stress aufrechtzuerhalten. Midkine ist an verschiedenen biologischen Prozessen beteiligt, darunter der Regulation von Entzündungsreaktionen und Mechanismen des Gewebeschutzes.
Nach den Ergebnissen der Studie könnten beide Proteine dazu beitragen, ein Umfeld zu schaffen, das den Erhalt des Knorpels begünstigt. Die Wirkung wäre damit nicht ausschließlich auf einzelne Zellen beschränkt, sondern könnte mehrere Prozesse beeinflussen, die für die Gesundheit des Gelenkgewebes wichtig sind. Ob sich diese Mechanismen auch im menschlichen Gelenk in klinisch relevantem Ausmaß auswirken, müssen weitere Untersuchungen zeigen.
Hydrogel soll den Wirkstoff wochenlang im Gelenk halten
Eine weitere Herausforderung besteht darin, das Medikament möglichst lange am gewünschten Ort zu halten. Bei einer oralen Einnahme verteilt sich Lacosamid im gesamten Körper. Dadurch kann der Wirkstoff auch Gewebe erreichen, das nicht behandelt werden soll.
Eine Injektion direkt in das betroffene Gelenk könnte die lokale Behandlung verbessern. Allerdings werden Flüssigkeiten, die in ein Gelenk eingebracht werden, über natürliche Abtransportwege relativ schnell wieder entfernt.
Um dieses Problem zu umgehen, entwickelten die Forschenden ein Hydrogel auf Basis von Kollagen Typ II. Das Material besitzt temperaturabhängige Eigenschaften: Bei niedriger Temperatur bleibt es flüssig und lässt sich injizieren. Sobald es sich auf Körpertemperatur erwärmt, bildet es eine gelartige Struktur.
Im Gelenk soll das Material als lokales Wirkstoffdepot dienen. Es hält das Lacosamid im behandelten Bereich und gibt es schrittweise über einen längeren Zeitraum ab. Dadurch könnte die Behandlung die Wirkstoffkonzentration im Gelenk länger aufrechterhalten, ohne dass das Medikament täglich eingenommen werden muss.
Monatliche Injektionen zeigten vielversprechende Ergebnisse
In den präklinischen Untersuchungen erwies sich die Kombination aus Lacosamid und Hydrogel als besonders aussichtsreich. Eine Injektion des wirkstoffhaltigen Gels im Abstand von vier Wochen verhinderte den Knorpelabbau in den untersuchten Modellen wirksamer als eine tägliche orale Gabe. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass nicht nur der Wirkstoff selbst, sondern auch seine gezielte und zeitlich kontrollierte Freisetzung eine wichtige Rolle spielen könnte.
Allerdings lassen sich Resultate aus präklinischen Modellen nicht ohne Weiteres auf Menschen übertragen. Ob die Behandlung bei Patientinnen und Patienten tatsächlich den Knorpel schützt, Schmerzen langfristig reduziert und die Beweglichkeit verbessert, ist noch offen. Auch mögliche Risiken, die geeignete Dosierung und die langfristige Verträglichkeit der Kombination aus Medikament und Hydrogel müssen untersucht werden.
Ein bereits zugelassener Wirkstoff könnte die Entwicklung erleichtern
Dass Lacosamid bereits als Epilepsie-Medikament zugelassen ist, könnte die weitere Entwicklung erleichtern. Über den Wirkstoff liegen bereits Erfahrungen aus der Anwendung beim Menschen vor. Das bedeutet jedoch nicht, dass seine Wirksamkeit und Sicherheit bei einer direkten Injektion in arthrotische Gelenke bereits belegt wären.
Für diese neue Anwendung müssen die Forschenden zunächst nachweisen, dass das Behandlungskonzept sicher ist und einen tatsächlichen Nutzen für Betroffene bietet. Dazu gehören klinische Studien, in denen unter anderem Schmerzen, Gelenkfunktion, Knorpelveränderungen und unerwünschte Nebenwirkungen untersucht werden.
Sollte sich der Ansatz bestätigen, könnte er einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung sogenannter krankheitsmodifizierender Arthrosetherapien leisten. Diese sollen nicht nur Symptome lindern, sondern auch das Fortschreiten der Erkrankung beeinflussen.
Weitere Forschungsansätze zur Regeneration des Knorpels
Auch andere wissenschaftliche Untersuchungen beschäftigen sich mit neuen Möglichkeiten, geschädigten Gelenkknorpel zu schützen und seine Regeneration zu fördern. Eine 2025 im Journal of Orthopaedic Surgery and Research veröffentlichte systematische Übersichtsarbeit mit Metaanalyse untersuchte dafür dezellularisierte extrazelluläre Matrix (dECM). Dabei handelt es sich um ein biologisches Gerüstmaterial, das nach der Entfernung der Zellen wichtige Strukturen und Bestandteile des ursprünglichen Gewebes behält.
Die Auswertung von zehn präklinischen Studien deutet darauf hin, dass solche Materialien die Knorpelreparatur unterstützen könnten. Sie sollen Zellen ein geeignetes Umfeld bieten, um Gewebe aufzubauen und Regenerationsprozesse zu fördern. Allerdings beruhen die Ergebnisse auf Tierversuchen, und die untersuchten Studien zeigten teilweise deutliche Unterschiede. Ob sich diese Ansätze langfristig als wirksame Behandlung bei Menschen mit Arthrose eignen, muss daher noch in klinischen Studien geprüft werden.
Neue Hoffnung – aber noch kein Durchbruch für die Behandlung
Die Forschungsergebnisse aus Yale eröffnen neue Perspektiven für die Behandlung von Arthrose. Der Wirkstoff Lacosamid könnte nicht nur Schmerzen lindern, sondern auch den Abbau des Gelenkknorpels bremsen und dessen Erhalt unterstützen. In Kombination mit einem speziellen Hydrogel soll das Medikament länger direkt im betroffenen Gelenk verbleiben und dort schrittweise freigesetzt werden.
Sollte sich dieser Ansatz bewähren, könnte er einen wichtigen Fortschritt darstellen. Bisherige Behandlungsmethoden konzentrieren sich hauptsächlich auf die Linderung von Schmerzen und Steifheit. Die neue Strategie verfolgt dagegen das Ziel, auch die biologischen Prozesse zu beeinflussen, die für den fortschreitenden Knorpelverlust verantwortlich sind. Gleichzeitig könnte die kontrollierte Wirkstoffabgabe dafür sorgen, dass weniger häufige Injektionen notwendig werden.
Bis zu einer möglichen Anwendung beim Menschen sind allerdings weitere Untersuchungen erforderlich. Die bisherigen Ergebnisse stammen aus präklinischen Studien. Ob Lacosamid Knorpelschäden tatsächlich reparieren, Schmerzen langfristig reduzieren oder Gelenkoperationen hinauszögern kann, muss erst in klinischen Studien nachgewiesen werden. Auch die Sicherheit und Verträglichkeit der Behandlung bei längerer Anwendung müssen noch genauer untersucht werden.
Die Ergebnisse sind daher ein vielversprechender Forschungsansatz, aber noch kein medizinischer Durchbruch. Sie zeigen jedoch, dass die Kombination aus bereits bekannten Wirkstoffen und innovativen Biomaterialien neue Wege in der Arthrose-Therapie eröffnen könnte. Entscheidend wird sein, ob sich die beobachteten Effekte künftig auch bei Patientinnen und Patienten bestätigen lassen.