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Fragestellung: Aktuelle Untersuchungen belegen, dass der Transkriptionsfaktor Nrf2 (Nuclear erythroid 2 p45-related factor 2) an der Regulation von Chondrogenese und Osteogenese beteiligt ist. Nrf2 kann die Suprastruktur und damit Stabilität und Organisation der Knochen- und Knorpelmatrizes im Verlauf der Knochenreparatur beeinflussen. Im Rahmen der Frakturheilung entstehen freie Radikale, wenn deren Konzentration die antioxidative Kapazität des Organismus übersteigt, kommt es zum oxidativen Stress, der die Frakturheilung negativ beeinflusst. Eine Vielzahl der antioxidativen Enzyme wie z.B.: Quinonreduktase-1, Glutathiontransferase, UDP-Glucuronosyltransferasen, gamma-Glutamylcystein-Synthetase, Hämoxygenase-1, Aldoketoreduktase, Thioredoxinreduktase und Thioredoxin wird zur Abwehr von oxidativem Stress durch ARE (antioxidant response element, auch EpRe'electrophile responsive element) über Nrf2 heraufreguluiert.

An standardisierten Knochenbrüchen des Femur wurde daher im transgenen Mausmodell überprüft, ob durch Inaktivierung von Nrf2 für Knochen- und Knorpelmatrixkomponenten die morphologischen und molekularen Merkmale einer veränderten Knochenbruchheilung beobachtet werden können.

Methodik: Femurschaftfrakturen wurden bei 6 Monate alten transgenen Mäusen (129svj-Nrf2tm/Ywk) nach der Methode von Bonnarens erzeugt. Die Frakturmorphologie wurde röntgenologisch dokumentiert. Nach 2 und 4 Wochen wurden die Femora asserviert und die Kallusmorphologie mittels Röntgen, µCT und DXA (dual energy X-ray absorptiometry) bestimmt. Alle Knochen wurden histologisch in Paraffinschnitt-Technik aufgearbeitet und mit Von Kossa, Toluidin Blau und HE gefärbt. Die Auswertung erfolgte semiquantitativ. Für die statistische Auswertung wurden Image-J (http://rsb.info.nih.gov/ij/) und R (http://cran.r-project.org/) verwendet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Kallusgrösse betrug für Wildtyp 26,8±3,56 mm³ und für Knockout 14,2±4,66 mm³ (p=0.017). Bone Mineral Density (BMD) und Whole Body Composition (BMC) zeigten keinen signifkanten Unterschied. Die histologische Auswertung zeigt eine verminderte Kallusbildung des Knockout Tiere und eine verminderte Mineralisierung in der Von Kossa Färbung.

Die Ergebnisse weisen auf einen bis dato nicht beschriebenen Einfluss von Nrf2 auf die Knochenbruchheilung hin. Welche molekularen Mechanismen zur Hemmung der Kallusbildung im Mausmodell führen ist Gegenstand der derzeitigen immunhistochemischen- und Genexpressionsanalyse. Weiterführende Untersuchungen müssen zeigen ob eine Induktion der Nrf2-Expression einen therapeutischen Ansatz zur Verbesserung der Knochenbruchheilung darstellt.