Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Osteoporose: neue Teile im großen Puzzle

16.11.2017

Das Protein Menin spielt eine Schlüsselrolle bei der Knochenbildung und der Entstehung von Kieferkrebs. Wissenschaftlern der Universität Ulm ist es gelungen, mit Menin und CXCL10 wichtige Faktoren bei der Entstehung von Osteoporose zu entschlüsseln. Diese Erkenntnisse bieten einen Entwicklungsansatz für neue Therapien der Volkskrankheit. Parallel entdeckten die Forscher einen Auslöser eines seltenen Unterkiefertumors.

Rund zehn Prozent der Bevölkerung in Deutschland leiden an Osteoporose. Bei sieben Prozent der Frauen über 55 Jahren tritt die Krankheit auf, bei den über 80-jährigen Frauen ist bereits fast jede Fünfte betroffen. Auch Männer erkranken immer häufiger. Die Knochen der Betroffenen verlieren zusehends an Festigkeit, die Gefahr von Brüchen steigt. In der Folge werden gerade sehr alte Menschen oft pflegebedürftig.


Figur Men1Runx2Cre Tumore (Aufnahme: Institut für molekulare Endokrinologie): Diese Mikro-Tomographie-Aufnahmen zeigen Unterseiten von Mausschädeln. Der Unterkiefer der Wildtyp-Maus ist normal ausgebildet (links). Bei Mäusen ohne Men1 in den Osteoblasten kam es dagegen zu Tumoren auf beiden Seiten des Unterkiefers (rechts)


Figur Osteoporose (Aufnahme: Institut für molekulare Endokrinologie): Diese Mikro-Computertomographie-Aufnahme zeigt Knochenquerschnitte im Vergleich. Normale Wildtyp-Mäuse haben eine ausreichende Zahl an Knochenbälkchen (links). Bei Mäusen, in denen Men 1 in Osteozyten fehlt, ist die Zahl der Knochenbälkchen stark verringert, sodass Osteoporose entsteht.

Bei der Erforschung der Volkskrankheit Osteoporose sind Wissenschaftler des Instituts für molekulare Endokrinologie der Tiere (CME) an der Universität Ulm einen wichtigen Schritt vorangekommen. „Wir haben einen neuen Faktor der Regulation von Knochendichte entdeckt“, sagt Institutsleiter Professor Jan Tuckermann. Im Kern der Forschung stand der sogenannte Tumorsuppressor Menin. Das Fehlen dieses Gens in Osteozyten, den für den Knochenumbau zuständigen Zellen, sorgte in den Knochen von Mäusen für die starke Vermehrung knochenabbauender Zellen (Osteoklasten).

Zugleich identifizierten die Ulmer Forscher das Molekül CXCL10, das von den Osteozyten ausgesandt wird. „Wird dieses Molekül ausgeschüttet, gibt es mehr Osteoklasten“, erklärt Tuckermann. „Es gibt zwar noch eine Reihe anderer Faktoren, aber wir haben diesem Puzzlespiel zwei neue, bekannte Faktoren hinzugefügt“, sagt der Molekularbiologe, der das CME seit 2012 leitet.

Ein Fernziel könnten neue Ansätze für die Behandlung der Osteoporose sein. „Gängige Therapien blockieren den Knochenabbau“, erläutert Tuckermann. Das sei zunächst gut, weil nicht mehr Knochenmasse verloren gehe. Gleichzeitig leide jedoch die Knochenqualität, weil zum Umbau der Knochen, der bei sich verändernden Anforderungen ans Skelett permanent im Körper abläuft, immer ein Beitrag der abbauenden Osteoklasten gehöre.

Nachdem einer der Kommunikationswege zwischen Osteozyten und Osteoklasten aufgedeckt ist, könne der Versuch folgen, die Interaktion dieser Zellen zu dämpfen. „Denkbar wäre, das Molekül CXCL10 mit Antikörpern zu verringern“, so Tuckermann. Zumindest sei für solche Überlegungen ein Ansatzpunkt geschaffen.

Die über sieben Jahre laufenden Forschungen haben noch einen Nebeneffekt erbracht: Der Menin-Verlust in den Osteoblasten von Mäusen führte in einigen Fällen zu Tumorbildung im Unterkiefer. Experten des Kiefertumor-Referenzzentrums in Basel, eines Kooperationspartners des CME, wiesen auf die Ähnlichkeit mit dem am Menschen auftretenden Ossifizierenden Syndrom hin. Diese Tumorerkrankung führt zu starkem Zellwachstum im Unterkiefer und ist noch kaum erforscht.

Derzeit kann dieser sehr seltene, gutartige Tumor lediglich durch tiefgreifende und entstellende Eingriffe behandelt werden. Bislang war über die auslösenden Faktoren dieser Tumorerkrankung nur wenig bekannt. Jetzt stellten die Ulmer Forscher erstmals in einem Mausmodell fest, dass Menin einen Hemmer des Zellwachstums steuert das sogenannte p21 — und so das Tumorwachstum unterdrückt. Fehlt Menin, vermindert p21 seine Aktivität und bestimmte Zellen beginnen vermehrt zu wachsen.

In einem nächsten Schritt wird das Ulmer Institut mit seinen Kollegen des Deutsch-Österreichisch-Schweizer Arbeitskreises für Tumoren aus dem Kiefer und Gesichtsbereich (DÖSAK) humane Proben des Ossifizierenden Syndroms untersuchen, um die Erkenntnisse aus der Arbeit mit Mäusen zu überprüfen. „Wir hoffen, dadurch therapeutische Ansätze zu finden, die das Entstehen dieser Tumoren verhindern könnten“, so Tuckermann.

Bei ihrer Arbeit können die Wissenschaftler Tierversuche nicht immer vermeiden. Jedoch reduzieren die Forscher die Anzahl der Tiere auf ein Mindestmaß, mit dem valide Schlussfolgerungen für die Erklärung menschlicher Krankheitsbilder möglich sind. Finanziell unterstützt wurde das Projekt durch Mittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktprogramms Immunobone 1468, des Trauma SFBs 1149 und des Trilateralen Konsortiums Tu 220/12-1.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Jan P. Tuckermann, Tel.: 0731 / 50 32600, E-Mail: jan.tuckermann@uni-ulm.de;

Literaturhinweise:
Liu P, Lee S, Knoll J, Rauch A, Ostermay S, Luther J, Malkusch N, Lerner UH, Zaiss MM, Neven M, Wittig R, Rauner M, David JP, Bertolino P, Zhang CX, Tuckermann JP: Loss of menin in osteoblast lineage affects osteocyte-osteoclast crosstalk causing osteoporosis; Cell Death & Differentiation. 2017 Apr; 24(4):672-682. https://doi.org/10.1038/cdd.2016.165

Lee S, Liu P, Teinturier R, Jakob J, Tschaffon M, Tasdogan A, Wittig R, Hoeller S, Baumhoer D, Frappart L, Vettorazzi S, Bertolino P, Zhang C, Tuckermann J: Deletion of Menin in craniofacial osteogenic cells in mice elicits development of mandibular ossifying fibroma; Oncogene. 2017 Oct 9.,
doi:10.1038/onc.2017.364

Hintergrund
Knochengewebe entsteht in einem komplexen Umbauprozess (Osteogenese). Der Auf- und Abbau von Knochenmaterial muss dabei perfekt aufeinander abgestimmt sein. Deshalb spielen nicht nur knochenaufbauende Zellen (Osteoblasten) eine Schlüsselrolle bei der Knochenbildung, sondern auch knochenabbauende Zellen (Osteoklasten).
Osteozyten dagegen nennt man die Knochenzellen, die in der mineralisierten Matrix des Knochengewebes zu finden sind. Diese gehen im Zuge der Knochenbildung aus dem Osteoblasten hervor.

Bildunterschriften:
Figur Osteoporose (Aufnahme: Institut für molekulare Endokrinologie): Diese Mikro-Computertomographie-Aufnahme zeigt Knochenquerschnitte im Vergleich. Normale Wildtyp-Mäuse haben eine ausreichende Zahl an Knochenbälkchen (links). Bei Mäusen, in denen Men 1 in Osteozyten fehlt, ist die Zahl der Knochenbälkchen stark verringert, sodass Osteoporose entsteht.

Figur Men1Runx2Cre Tumore (Aufnahme: Institut für molekulare Endokrinologie): Diese Mikro-Tomographie-Aufnahmen zeigen Unterseiten von Mausschädeln. Der Unterkiefer der Wildtyp-Maus ist normal ausgebildet (links). Bei Mäusen ohne Men1 in den Osteoblasten kam es dagegen zu Tumoren auf beiden Seiten des Unterkiefers (rechts)

Andrea Weber-Tuckermann | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Das Geheimnis der Sojabohne: Mainzer Forscher untersuchen Ölkörperchen in Sojabohnen
20.06.2018 | Max-Planck-Institut für Polymerforschung

nachricht Schlüsselmolekül des Alterns entdeckt
20.06.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Im Focus: Revolution der Rohre

Forscher*innen des Instituts für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg lassen Rohrleitungen, Schläuchen oder Behältern in Zukunft regelrecht Ohren wachsen. Sie entwickelten ein innovatives akustisches Messverfahren, um Ablagerungen in Rohren frühzeitig zu erkennen.

Rückstände in Abflussleitungen führen meist zu unerfreulichen Folgen. Ein besonderes Gefährdungspotential birgt der Biofilm – eine Schleimschicht, in der...

Im Focus: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Breitbandservices von DNS:NET erweitert

20.06.2018 | Unternehmensmeldung

Mit Parasiten infizierte Stichlinge beeinflussen Verhalten gesunder Artgenossen

20.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics