Pigmentierungschemie und radikalbasierter Kollagenabbau bei Alkaptonurie und Arthrose

Abstract

Alkaptonurie (AKU) ist eine seltene Krankheit, die durch einen hohen Gehalt an Homogentisinsäure (HGA) im Körper gekennzeichnet ist. Patienten leiden an Gewebe‐Ochronose: eine dunkelbraune Verfärbung, insbesondere des Gelenkknorpels, die zu schwerer früher Osteoarthropathie führt. Kein molekularer Mechanismus verbindet erhöhten HGA‐Gehalt mit Ochronose; weder die chemische Identität des Pigments ist bekannt, noch wie es den Abbau des Gelenkknorpels induziert. Hier geben wir wichtige Einblicke in die mit HGA verbundene Pigmentzusammensetzung und die Kollagenstörung im AKU‐Knorpel. Synthetisches Pigment und pigmentiertes menschliches Knorpelgewebe zeigten beide Hydrochinon‐ähnliche NMR‐Signalmuster. EPR‐Spektroskopie zeigte, dass das synthetische Pigment Radikale enthält. Darüber hinaus beobachteten wir eine strukturelle Störung der Kollagen‐Tripelhelix im pigmentierten menschlichen AKU‐Knorpel und im Knorpel von Patienten mit Arthrose. Wir schlagen vor, dass der Kollagenabbau über transiente Glycylradikale erfolgen kann, die bei AKU aufgrund der durch Pigmentierung erzeugten Redoxumgebung verstärkt gebildet werden.