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Neue Ergebnisse in der Osteoporose-Forschung

24.01.2000 - (idw) Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

Wir möchten Sie auf eine Fachpublikation hinweisen, die am 21. Januar 2000 im renommierten Wissenschaftsmagazin Cell erschien. Ein internationales Team von Forschern, geführt von Dr. Gerard Karsenty, Baylor College of Medicine, Texas, und Dr. Michael Amling, Abteilung für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie des Universitäts-Krankenhauses Hamburg-Eppendorf (UKE), publizierte Forschungsergebnisse zur Steuerung der Knochenbildung. Der folgende Text entspricht einer Pressemitteilung des National Institutes of Health, USA.

Das so genannte Übergewichtsgen (obesity gene) hilft normalerweise, das Körpergewicht und die Sexualfunktion zu erhalten. Das Forscherteam von Dr. Karsenty und Dr. Amling entdeckte nun, dass dieses Gen auch eine Schlüsselrolle in der Kontrolle der Knochenmasse spielt. Leptin, das Hormonprodukt des ob-Gens, fungiert als ein natürlicher Inhibitor des Knochens, indem es an das Gehirn signalisiert, die Geschwindigkeit zu drosseln, mit der neuer Knochen gebildet wird. Diese in Cell publizierte Untersuchung zeigt zum ersten Mal, dass dem Gehirn eine zentrale Rolle bei der Steuerung von Knochenformation und Knochendichte zukommt. Knochenforscher sind begeistert von dieser Entdeckung, die neben einem neuen Verständnis des Knochenstoffwechsels auch neue Möglichkeiten eröffnen kann, durch gezielte Therapie Osteoporose zu behandeln oder sogar zu verhindern.

"Dies ist eine sehr bedeutende Entdeckung, die neue Wege der Osteoporosetherapie eröffnet," sagen Dr. Karsenty und Dr. Amling. "Knochenmasse ist im Wesentlichen das Produkt einer balancierten Funktion von Zellen, die neuen Knochen bilden, und Zellen, die alten Knochen abbauen. Osteoporose resultiert aus einem Ungleichgewicht - besonders aus einer vermehrten Knochenresorption - und ist die häufigste Erkrankung des Skelettsystems in der westlichen Welt. Derzeit angewandte Therapien der Osteoporose zielen darauf ab, den Resorptionsprozess zu verlangsamen, aber es ist wenig über die Rolle der Knochenbildung bei der Aufrechterhaltung der Knochenmasse bekannt. Die Identifikation des Leptinstoffwechselweges, in dem das Gehirn eine zentrale Komponente in der Neubildung von Knochen darstellt, eröffnet ganz neue Dimensionen von Therapiekonzepten."

Die Verbindung zwischen Leptin, dem Gehirn und der Knochenbildung ist ein weiteres Kapitel in der Geschichte dieses kürzlich entdeckten Hormons. Es ist schon seit einiger Zeit bekannt, dass das von Fettzellen gebildete Leptin auf eine Region im Gehirn, den Hypothalamus, wirkt. Hier hilft Leptin, das Körperfett zu reduzieren und die Fruchtbarkeit zu erhalten. Gemeinsam mit Ihrem Team aus Knochenspezialisten gelang es Karsenty und Amling, die Verbindung zwischen Leptin, Gehirn und Knochen aufzudecken, indem sie zwei Gruppen von Mäusen untersuchten, die unter genetisch bedingtem Übergewicht leiden.

Eine Gruppe dieser genetisch definierten Mäuse war nicht in der Lage Leptin zu bilden; die andere Gruppe konnte Leptin bilden, aber war nicht in der Lage, den Rezeptor für Leptin zu bilden, der normalerweise im Hypothalamus vorhanden ist. Beide Mäusestämme waren übergewichtig, aber bereits die Röntgenuntersuchung zeigte zusätzlich ungewöhnlich dichte Knochen. Weiterführende Experimente bestätigten, dass der Leptin-Stoffwechselweg intakt sein muss - sowohl Leptin als auch sein Rezeptor müssen im Gehirn vorhanden sein -, damit Knochenbildung mit einer normalen Geschwindigkeit ablaufen kann. Wenn dieser Regelkreis unterbrochen wurde, durch Fehlen von Leptin einerseits oder seines Rezeptor andererseits, signalisierte das Gehirn den knochenbildenden Zellen, aktiver zu werden und mehr Knochen zu bilden.

Die Knochen, die von Leptin-defizienten Mäusen gebildet werden, erscheinen normal, wenn man Länge und Dicke betrachtet; das innere, wabenartige Zentrum hingegen ist ungewöhnlich dicht. Es besteht aus dicken, knöchernen Wänden, die Areale von Knochenmark umgrenzen. Die Knochen sind nicht nur dicht, sondern auch genauso stark und flexibel wie normaler Knochen. Die Situation stellt das genaue Gegenteil der Verhältnisse bei Osteoporose dar, wo der wabenförmige Knochen dünn und schwach wird.

Während das Fehlen eines funktionierenden Leptin-Regelkreises zwar vorteilhaft ist um einen dichten und stabilen Knochen zu bilden, leiden die Tiere an den Nebeneffekten der Übergewichtigkeit und Unfruchtbarkeit. Allerdings gibt es ermutigende Hinweise darauf, dass Leptin einen nebenwirkungsfreien, separaten Regelweg steuert, um Knochenmasse zu kontrollieren. Mäuse, die nur die Hälfte des normal vorhandenen Leptins produzieren, haben ein normales Gewicht, aber trotzdem dichte Knochen. Mäuse, die weder Fett noch Leptin bilden können, haben ebenfalls sehr dichte Knochen, ohne Übergewicht zu entwickeln.

"Es könnte möglich sein, den Leptin-Regelweg so zu manipulieren, dass man eine erhöhte Knochenmasse erhält, ohne dabei die unerwünschten Wirkungen auf Gewicht und Fruchtbarkeit zu erzeugen", sagen Dr. Karsenty und Dr. Amling.

Gemeinsam mit Dr. Karsenty und Dr. Amling arbeiten Dr. Matthias Priemel, Arndt F. Schilling, Frank T. Beil und Professor Dr. Johannes M. Rueger, Abteilung für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie des Universitäts-Krankenhauses Hamburg-Eppendorf (UKE); Dr. Patricia Ducy, Dr. Shu Takeda und Dr. Jianhe Shen am Baylor College of Medicine, Texas, USA; sowie Dr. Charles Vinson vom National Cancer Institute (NCI). Die Studie wurde unterstützt vom National Institute of Dental und Craniofacial Research (NIDCR), dem National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS), und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Weitere Fragen beantwortet gern Dr. Michael Amling,

Tel. (040) 428 03 - 34 59,
Fax (040) 428 03 - 80 10,
E-Mail: amling@uke.uni-hamburg.de
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