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Metallabrieb aus Gelenkprothesen erreicht das Gehirn
Metallische Abriebpartikel von künstlichen Gelenken können sich offenbar bis ins Gehirn ausbreiten. In einer Autopsiestudie mit 701 älteren Menschen war die Kobaltkonzentration bei Hüftprothesenträgern im Mittel 8,9 Prozent höher. Zudem fanden sich Partikel mit implantattypischer Legierung. Gelenkersatz und Kobaltwerte hingen nicht mit schnellerem kognitivem Abbau zusammen, höhere Titanwerte jedoch schon, wobei Titan nicht eindeutig Implantaten zuzuordnen ist.
Chicago (U.S.A.). Künstliche Hüft-, Knie- und Schultergelenke enthalten Metalllegierungen, die durch Abrieb und Korrosion winzige Partikel freisetzen können. Dass solche Rückstände sich im Gewebe rund um ein Implantat ablagern und in entfernte Organe gelangen können, ist seit Längerem bekannt. Unklar war bisher, ob implantattypische Metallpartikel auch das Gehirn erreichen und dort mit Alzheimer-typischen Veränderungen oder nachlassender geistiger Leistung zusammenhängen.
Forscher des Rush University Medical Center (RUMC) um Robin Pourzal haben dafür Gehirngewebe von 701 verstorbenen Teilnehmern des langjährigen Memory and Aging Project untersucht. Alle waren zu Beginn der Beobachtung ohne bekannte Demenz und hatten sich jährlich kognitiven Tests unterzogen. 229 Teilnehmer hatten mindestens einen totalen Hüft-, Knie- oder Schultergelenkersatz, 472 keinen Gelenkersatz.
Das Team bestimmte Kobalt und Titan in vier Hirnregionen mit Massenspektrometrie. Wegen der höheren Wahrscheinlichkeit einer Kobaltfreisetzung teilten die Wissenschaftler die Prothesengruppe zusätzlich in 146 Menschen mit Hüftersatz und 83 Menschen mit Knie- oder Schulterersatz ein. In einer kleineren Stichprobe suchten sie außerdem mit Rasterelektronenmikroskopie direkt nach einzelnen Metallpartikeln und analysierten deren Zusammensetzung.
„Seit Jahren wissen wir, dass sich Partikel im Gewebe rund um das Gelenk ablagern können, aber dies ist die erste Studie, die die im Gehirn abgelagerten Partikel untersucht“, erklärt Robin Pourzal.
Über alle vier untersuchten Hirnregionen hinweg lag die Kobaltkonzentration bei Menschen mit Hüftprothese im Mittel 8,9 Prozent über derjenigen von Teilnehmern ohne Gelenkersatz. Für alle Gelenkersatz-Träger zusammen war die Kobaltkonzentration um 3,6 Prozent erhöht. Die Titanwerte lagen in der gesamten Prothesengruppe im Mittel um rund ein Prozent höher. Die Verteilungen der Messwerte überlappten jedoch stark, und besonders hohe Kobaltwerte traten nur bei einem kleinen Teil der Hüftprothesengruppe auf.
Die Partikelanalyse stützt die Annahme, dass zumindest ein Teil dieses Metalls tatsächlich aus Implantaten stammt. In neun der elf elektronenmikroskopisch untersuchten Gehirne von Hüftprothesenträgern fanden die Forscher insgesamt 34 Partikel mit Legierungen, die typischen Implantatmaterialien entsprachen. Dazu gehörten Kobalt-Chrom-Molybdän- und Titan-Aluminium-Vanadium-Partikel. In den sechs untersuchten Gehirnen ohne Gelenkersatz fanden sich keine Kobaltpartikel, allerdings in zwei Fällen jeweils ein Titan-Aluminium-haltiges Teilchen.
„Implantate haben eine sehr spezifische Kombination von Metallen wie Kobalt, und wenn diese gemeinsam in einem Partikel im Gehirn in exakt derselben Zusammensetzung auftauchen wie im Implantat, wissen wir, dass sie aus keiner anderen Quelle stammen können“, sagt Robin Pourzal.
Damit zeigt die Studie implantattypische Partikel im Gehirngewebe, beobachtet aber nicht direkt ihren Weg dorthin. Als mögliche Wege diskutieren die Forscher eine im Alter oder durch chronische Entzündung durchlässigere Blut-Hirn-Schranke sowie den Transport von Metallpartikeln durch periphere Immunzellen. Welcher Transportweg dabei entscheidend ist, bleibt offen.
Im inferioren Temporalkortex, einer für Alzheimer-Veränderungen relevanten Hirnregion, waren höhere Kobaltwerte mit mehr Alzheimer-typischer Pathologie einschließlich einer höheren Amyloid-Beta-Belastung verbunden. Der Zusammenhang blieb auch bestehen, wenn die Analysen unter anderem Alter, Geschlecht,