In der Sportmedizin betreffen solche Beschwerden typischerweise vor allem Sehnen sowie deren Verbindungen zu Knochen und Muskeln, ebenso wie Gelenke, die durch Reizzustände der Gelenkinnenhaut, Knorpelschäden oder degenerative Veränderungen im Sinne einer Arthrose beeinträchtigt sind.

Indikation

Überbeanspruchung, Verletzungen und degenerative Veränderungen führen häufig zu strukturellen Schäden, die mit langanhaltenden Schmerzen und dauer­haften funktionellen Beeinträchtigungen verbunden sind. Dadurch kann die sportliche Leistungsfähigkeit erheblich sinken und im Extremfall sogar vollständige Bewegungseinschränkung entstehen, was weitere gesundheitliche Konsequenzen nach sich zieht. Zwar können systemische oder lokal angewendete Schmerztherapien sowie entzündungshemmende Medikamente die Beschwerden vorübergehend reduzieren, eine dauerhafte Heilung oder echte Regeneration des betroffenen Gewebes wird damit jedoch oft nicht erreicht. Physiotherapie sowie die Anpassung von Trainingsumfang und -technik sind entscheidend, um eine Rückkehr zur sportlichen Aktivität zu ermöglichen. Dennoch sind häufig gezielte lokale Behandlungsmaßnahmen notwendig, um entzündliche und katabol-degenerative Prozesse zu beeinflussen und das Gleichgewicht im Gewebe wiederherzustellen. An diesem Punkt kommen Orthobiologika ins Spiel: Sie zielen darauf ab, die körpereigenen Regenera­tionsprozesse zu fördern. Grundsätzlich ist eine Heilung von Gewebeschäden möglich, bleibt jedoch bei chronisch entzündlichen Zuständen oft unvollständig oder unzureichend.

Arten, Komponenten und Wirkmechanismen von Orthobiologika

Orthobiologische Verfahren lassen sich in blutbasierte Therapien (blood-derived products, BDPs) und zellbasierte Ansätze (cell-based therapies, CBT) unterteilen. Blutbasierte Produkte werden aus autolog gewonnenem Vollblut hergestellt, das durch Verarbeitungsschritte wie Zentrifugation und Filtration aufbereitet wird. Je nach angestrebtem Endprodukt – etwa plättchenreiches Plasma (PRP) oder autologes konditioniertes Serum (ACS) / Blood Clot Secretom (BCS) – kommen teilweise Antikoagulanzien zum Einsatz, wobei deren Auswahl die Zusammensetzung und Aktivierung des Präparats maßgeblich beeinflussen kann [1]. Auch Faktoren, wie das entnommene Blutvolumen, die Dauer der Zentrifugation sowie das Vorhandensein oder Fehlen von Leukozyten wirken sich auf die potenzielle Effektivität aus [2]. So steht die Konzen­tration der Matrix-Metalloproteinase 9 (MMP9), die kurzfristig katabole Effekte haben kann, in Zusammenhang mit der Leukozytenzahl. Gleichzeitig spielt MMP9 eine Rolle bei regene­rativen Prozessen, da es am Gewebeumbau beteiligt ist, insbesondere durch den Abbau von Komponenten der extrazellulären Matrix wie Kollagen, wodurch Raum für Neubildung entsteht [3]. Zudem weist leukozytenreiches PRP erhöhte Konzentrationen entzündungshemmender Zytokine wie Interleukin-1-Rezeptorantagonist (IL-1ra) und Interleukin-4 (IL-4) auf [4]. Bei zellbasierten Verfahren stehen vor allem die Entnahme von Knochenmark – meist aus dem Beckenkamm – sowie die Gewinnung von Fettgewebe aus dem abdominalen Bereich im Mittelpunkt. Durch Aufbereitungsschritte wie Zentrifugation oder Filtration, oft kombiniert mit enzymatischen Verfahren, werden Zellen wie mesenchymale Stamm- bzw. Stromazellen isoliert und angereichert. Die Abbildung gibt einen Überblick über die verschiedenen Quellen orthobiologischer blutbasierter und zellbasierter Therapien.

Orthobiologika unterscheiden sich deutlich von klassischen Medikamenten, die über klar definierte pharmakologische Wirkmechanismen und lineare Dosis-Wirkungs-Beziehungen verfügen. Stattdessen handelt es sich um biologische Therapieansätze, deren Wirkung auf dem komplexen Zusammenspiel zahlreicher körpereigener Faktoren basiert, die gemeinsam einen kumulativen therapeutischen Effekt entfalten. Zelluläre Komponenten wie Thrombozyten und mesenchymale Stromazellen (MSCs) geben eine Vielzahl löslicher Botenstoffe ab, darunter Wachstumsfaktoren, Zytokine und Chemokine. Diese tragen zur Wiederherstellung der Gewebehomöostase bei, indem sie Entzündungsprozesse regulieren, katabole Signalwege dämpfen und zugleich anabole sowie regenerative Vorgänge fördern. In plättchenreichen Präparaten (PRP) zeigt sich, dass die Konzentration wichtiger Wachstumsfaktoren – etwa TGF-β1, FGF-2 (basic FGF), PDGF-BB oder VEGF – in gewissem Umfang mit der Thrombozytenzahl zusammenhängt. Dieser Zusammenhang ist jedoch nicht streng linear und wird zusätzlich durch weitere Faktoren wie den Leukozytenanteil beeinflusst [5].

Sowohl experimentelle als auch klinische Untersuchungen zeigen, dass orthobiologische Produkte eine ausgeprägte Heterogenität aufweisen. Diese Variabilität ergibt sich zum einen aus unterschiedlichen Herstellungsprozessen, etwa variierenden Zentrifugationsprotokollen sowie verschiedenen Filtra­tions- und Separationstechniken. Zum anderen spielen auch individuelle Unterschiede im Ausgangsgewebe eine wichtige Rolle, beispielsweise in Bezug auf Alter, Stoffwechsellage oder den entzündlichen Status. In der Folge entstehen deutliche Unterschiede hinsichtlich Zellzahl, Zellzusammensetzung – etwa dem Anteil an Leukozyten – sowie der Konzentration bioaktiver Substanzen und dem jeweiligen Entzündungsprofil. Die biologischen Effekte dieser Therapieansätze lassen sich nur begrenzt mit klassischen Dosis-Wirkungs-Modellen beschreiben. Viele der zugrunde liegenden Mechanismen sind rezeptorabhängig und folgen eher schwellenbasierten („On-off“) oder nichtlinearen Reaktionsmustern statt kontinuier­licher Verläufe. Zudem rücken extrazelluläre Vesikel zunehmend in den Fokus: Durch den Transfer von Mikro-RNAs, Lipiden und Proteinen ermöglichen sie eine Kommunikation zwischen Zellen und können nachhaltige Veränderungen im lokalen biologischen Umfeld sowie in der Gewebehomöostase hervorrufen.

Neben den vergleichsweisen kurzlebigen löslichen Mediatoren leisten auch stabilere Signalträger wie extrazelluläre Vesikel einen wichtigen Beitrag zum Gesamteffekt [6 – 8]. Darüber hinaus sind immunmodulatorische Prozesse von zentraler Bedeutung, beispielsweise die Steuerung der Makrophagenpolarisation (M1 / M2), die Modulation von T-Zell-Reaktionen sowie die Aktivierung oder Regulation des Komplementsystems [9 – 11]. Insgesamt entsteht ein hochkomplexes und dynamisches Wirknetzwerk, bei dem Heilungs- und Regenerationsprozesse nicht durch einen einzelnen dominanten Mechanismus bestimmt werden, sondern durch das koordinierte Zusammenwirken zahlreicher zellulärer und molekularer Signalwege. Diese Vielschichtigkeit erklärt sowohl das therapeutische Potenzial als auch die bislang eingeschränkte Standardisierbarkeit orthobiologischer Anwendungen, insbesondere aufgrund der Variabilität zwischen Spendern. Demgegenüber besteht jedoch die Möglichkeit, zumindest die Herstellungsprozesse zu vereinheitlichen.

Evidenzlage

Die Studien- und Evidenzlage zu Orthobiologika hat sich in den vergangenen Jahren durch zahlreiche Publikationen deutlich erweitert. Dabei konnte insbesondere für die Behandlung der Gonarthrose eine Wirksamkeit gezeigt werden, aber auch bei sportbedingten Sehnen- und Muskelbeschwerden finden diese Verfahren Anwendung. Die vorhandene Literatur zur Gonarthrose wurde in zwei ESSKA-Orbit-Publikationen mithilfe von Delphi- und Konsensverfahren systematisch aufgearbeitet – getrennt für zellbasierte Therapien (CBTs) und blutbasierte Produkte (BDPs) [12, 13]. Die Ergebnisse wurden in konkrete klinische Fragestellungen überführt und mit dem jeweiligen Evidenz­niveau verknüpft. Demnach werden Orthobiologika nicht als primäre Therapie empfohlen, sondern sollten im Rahmen eines multimodalen Behandlungskonzepts eingesetzt werden. Ihr Einsatz wird vor allem bei Arthrosegrad II bis III nach Kellgren-Lawrence befürwortet. Für blutbasierte Verfahren wird typischerweise eine Serie von zwei bis vier Injektionen im Abstand von ein bis zwei Wochen empfohlen, während zellbasierte Therapien – auch aufgrund des höheren Aufwands und der stärkeren Belastung für die Patienten – meist ein- bis zweimal in größeren Intervallen angewendet werden. Innerhalb beider Therapiegruppen konnte bislang keine klare Überlegenheit einzelner Produkte nachgewiesen werden.

Aufbauend auf diesen Analysen wurde zusätzlich eine RAND / UCLA-Appropriateness-Studie von ESSKA und ICRS durchgeführt [14], in der Experten Therapie­entscheidungen für verschiedene Arthroseszenarien trafen. Berücksichtigt wurden dabei Faktoren wie Schweregrad, Schmerzintensität, Gelenkerguss, Lokalisation sowie Alter und Vorbehandlung. Auch hier zeigte sich, dass Orthobiologika vor allem als Zweitlinientherapie bei Arthrosegrad II bis IV sinnvoll sind, unabhängig davon, ob die patellofemorale oder tibiofemorale Region betroffen ist, insbesondere in der Altersgruppe zwischen 50 und 75 Jahren. Jenseits dieses Bereichs erscheint der Nutzen biologischer Therapien eher begrenzt, unter anderem aufgrund einer reduzierten Verfügbarkeit von Stammzellen und anabolen Faktoren. Insgesamt bieten die Orbit- und RAND-Publikationen eine fundierte Grundlage und praktische Orientierung für den Einsatz von Orthobiologika bei Gonarthrose. Für Sehnen- und Muskelschäden ist die Evidenzlage deutlich heterogener und aufgrund der schwierigeren Vergleichbarkeit von Studienpopulationen weniger konsistent. Untersuchungen liegen vor allem für Pathologien der Rotatorenmanschette, Epicondylitis sowie für die Achillessehne und das Patellaspitzensyndrom vor. Zwar zeigen viele dieser Studien positive Effekte, jedoch erreichen diese häufig nicht das Ausmaß klinisch relevanter Verbesserungen. Zudem findet sich in zahlreichen Arbeiten ein Anteil von etwa 20 – 30 % an Non-Respondern, die nicht auf die Behandlung ansprechen. Dabei scheint insbesondere der individuelle inflammatorische Hintergrund eine Rolle zu spielen, wobei immunologische und metabolische Faktoren des Gesamtorganismus die Wirksamkeit beeinflussen können.

Positiv hervorzuheben ist, dass im Vergleich zu klassischen pharmakologischen Schmerz- und Entzündungstherapien die Komplikationsrate bei der Anwendung autologer Produkte sehr gering ist. Die wichtigsten Risiken stehen vor allem im Zusammenhang mit möglichen Infektionen bei Injektionen. Daher sollte konsequent auf geschlossene Systeme zurückgegriffen werden, um eine Kontamination zu vermeiden. Dies ist auch aus rechtlicher Sicht relevant, da Ärzte im Kontext dieser Therapien als Hersteller des angewendeten Produkts gelten und somit verpflichtet sind, MDR-zertifizierte Instrumente und Verfahren zu verwenden. Zudem muss die Anwendung im Sinne einer „Point-of-Care“-Situation erfolgen, also innerhalb eines zusammenhängenden Prozesses und in einem räumlichen Setting. Während diese Anwendungen in Deutschland meldepflichtig sind, besteht eine solche Verpflichtung in Österreich derzeit nicht. Insgesamt werden sowohl die Standardisierung der Herstellungs- und Anwendungsprozesse als auch die Erforschung der zugrunde liegenden Wirkmechanismen weiter vorangetrieben. Ziel ist es, klar definierte Indikationsrichtlinien zu entwickeln und das derzeit noch uneinheitliche Feld der Orthobiologika strukturierter und evidenzbasierter zu gestalten.

Literatur

[1] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7148468/

[2] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27503185/

[3] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3858212/

[4] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37199381

[5] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27503185/

[6] 10.3389/fbioe.2020.584050

[7] 10.1186/s13287-024-03681-9

[8] 10.3389/fcell.2020.593386

[9] 10.1186/s13036-025-00594-w

[10] 10.3389/fbioe.2020.575057

[11] 10.1016/j.mocell.2024.100151

[12] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40923345/

[13] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38436492/

[14] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38961773/