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Osteoporotischer Phänotyp im Syndecan-4 Knockout Mausmodell
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Autoren
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R. Stange
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
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M. Timmen
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
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F. Echtermeyer
- Medizinische Hochschule Hannover, Zentrum für Anästhesiologie, Hannover, Germany
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K. Neugebauer
- Westfälische Wilhelms-Universität, Klinik für Orthopädie, Bereich Molekulare Medizin, Münster, Germany
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J. Zwerina
- Universitätsklinikum Erlangen, Medizinische Klinik III, Erlangen, Germany
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G. Schett
- Universitätsklinikum Erlangen, Medizinische Klinik III, Erlangen, Germany
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T. Fuchs
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
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T. Pap
- Westfälische Wilhelms-Universität, Klinik für Orthopädie, Bereich Molekulare Medizin, Münster, Germany
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M. Raschke
- Universitätsklinikum Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
| Veröffentlicht: | 16. Oktober 2008 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Syndecan-4 ist ein transmembranes Heparansulfatproteoglykan, das in nahezu allen Geweben von Säugetieren exprimiert wird. Syndecane spielen eine wichtige Rolle bei der Zellädhäsion und Zellkommunikation als Rezeptoren für Moleküle der Extrazellulären Matrix und Wachstumsfaktoren. Für das ubiquitär exprimierte Syndecan-4 konnte eine Beteilung an der Proliferation, Differenzierung, Adhäsion und Migration von Zellen gezeigt werden. Studien konnten zeigen, dass Syndecan-4-defiziente Tiere eine verzögerte Wundheilung aufweisen und Syndecan-4 Expression ein wichtiger Teil von Signalwegen ist, die zur Osteoblasten-Proliferation und Mineralisation führen. Welchen Einfluss Syndecan-4 auf die Knochenstruktur und -Stabilität hat, ist bisher unbekannt und wurde in dieser Studie am Syndecan-4 Knockout-Mausmodell untersucht.
Methodik: Jeweils zehn 12 Monate alte, weibliche C57BL/6 Wildtyp und Syndecan-4 Knockout-Mäuse wurden untersucht. Das linke Femur wurde freipräpariert und biomechanisch mit Hilfe einer speziellen Torsionsmaschine torsional getestet. Dabei wurden max. Drehmoment, max. Torsionswinkel und Steifigkeit bestimmt.
Mittels hochauflösender µ-Computertomographie und histomorphologisch wurde der Einfluss von Syndecan-4 auf die Knochenstruktur am Lendenwirbelkörper untersucht. Dazu wurde die Lendenwirbelsäule freipräpariert und in Methylmetacrylat eingebettet. Die Blöcke wurden in der μCT untersucht, Serienschnitte wurden anschließend mit Safranin O/ v. Kossa gefärbt und mittels Bildanalysesystem ausgewertet.
Ergebnisse: In den biomechanischen Untersuchungen konnte ein signifikant höheres max. Drehmoment in der Wildtypgruppe im Vergleich zur Syndecan-4 Knockoutgruppe nachgewiesen werden (p0,05 Mann Whitney). Die Steifigkeit war ebenfalls höher, jedoch nicht signifikant.
In den histomorphometrischen Analysen zeigte sich weniger trabekulärer, mineralisierter Knochen in der Syndecan-4 KO Gruppe im Vergleich zum Wildtyp.
Die μCT-Analysen zeigten, dass die Wirbelsäulen von Mäusen, denen das Syndecan-4 fehlte, eine rarefizierte Trabekelstruktur aufwiesen.
Schlussfolgerungen: Zusammenfassend weisen die Ergebnisse darauf hin, dass die Abwesenheit von Syndecan-4 zu einer Beeinträchtigung der Knochenstruktur im Hinblick auf biomechanische Eigenschaften, trabekuläre Struktur und Mineralisation führt. Dies resultiert in einem osteoporotischen Phänotyp des Knochens mit vergleichbar reduzierten biomechanischen Eigenschaften und rarefizierter Trabekelstruktur. Diese Daten könnten helfen, neue Strategien zur Behandlung der Osteoporose zu entwickeln.
Weitere Studien werden den Einfluss von Syndecan-4 auf Osteoblasten und -klasten in vitro und im Verlauf der Frakturheilung prüfen, um die Rolle von Syndecan-4 auf den Knochenstoffwechsel näher zu untersuchen.
