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Midkine-Defizienz erhöht die kortikale Knochenbildung nach mechanischer Belastung
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Autoren
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A. Liedert
- Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Ulm, Germany
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R. Bindl
- Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Ulm, Germany
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T. Schinke
- Institut für Osteologie und Biomechanik, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Germany
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M. Amling
- Institut für Osteologie und Biomechanik, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Hamburg, Germany
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A. Ignatius
- Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Zentrum für Muskuloskelettale Forschung, Ulm, Germany
| Veröffentlicht: | 18. Oktober 2011 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Einige Studien deuten auf eine regulatorische Funktion des Wachstumsfaktors Midkine (Mdk) im Knochenremodeling hin. Ein potentieller Rezeptor von Mdk ist die Rezeptor-Protein-Tyrosin-Phosphatase Typ zeta (Ptprz1). Protein-Tyrosin-Phosphatasen sind an der Regulation von Proliferation und Differenzierung von Knochenzellen beteiligt. Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Rolle von Mdk in der mechanisch-induzierten Knochenbildung mittels eines Mdk-defizienten Maus-Modells.
Methodik: Es wurden die rechten Ulnae von weiblichen Mdk-defizienten Mäusen und Wild-Typ-Mäusen durch eine axiale Kompression für 1 min an 5 aufeinanderfolgenden Tagen pro Woche für 2 Wochen belastet. Die linken nicht belasteten Ulnae dienten als interne Kontrollen. Es erfolgte die histomorphometrische Quantifizierung der periostalen mineralisierenden Oberfläche im Verhältnis zum Gesamtknochenumfang (PsMS/BPm), die periostale Wachstumsrate des mineralisierenden Knochens (PsMAR) und die periostale Knochenneubildungsrate im Verhältnis zur Gesamtknochenoberfläche (PsBFR/BS). Osteoblastäre Zellen wurden mit einem Wnt-responsiven Luciferase-Reportergen transfiziert, mit einem Mdk- bzw. mit einem Ptprz1- und Wnt3a-Expressionsplasmid kotransfiziert und die Wnt-vermittelte Signaltransduktion wurde analysiert. Osteoblasten wurden durch zyklische Dehnung mit und ohne rekombinantem Mdk belastet. Mittels Immunoblotting wurde die Expression von Wnt/β-Catenin-Zielgenen analysiert.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Es zeigte sich, dass die PsMS/BPm, die PsMAR und die PsBFR/BS in den Mdk-defizienten Mäusen im Vergleich zu den Wildtyp-Mäusen nach mechanischer Belastung erhöht war. Die Wnt3a-induzierte Genexpression wurde durch die gleichzeitige Expression von Mdk und Ptprz1 blockiert. Die Expression von Wnt/β-Catenin-Zielgenen wurde nach Mdk-Zugabe ohne und mit mechanische/r Belastung erniedrigt. Die beobachtete erhöhte mechanisch-induzierte Knochenbildung in Mdk-defizienten Mäusen ist vermutlich zumindest zum Teil auf eine erhöhte Aktivierung des Wnt-Signalwegs in diesen Mäusen und zusätzliche mechanische Belastung zurückzuführen.
