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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2015)

20.10. - 23.10.2015, Berlin

Modulation von HDAC9 als potentieller Therapieansatz bei Knochenbrüchen?

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Elisabeth Heuberger - Siegfried Weller Institut für Unfallmedizinische Forschung, Tübingen, Germany
  • Jessica Bold - Siegfried Weller Institut für Unfallmedizinische Forschung, Tübingen, Germany
  • Björn Gunnar Ochs - Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Tübingen, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Eberhard Karls Universität Tübingen, Tübingen, Germany
  • Thomas Freude - BG Unfallklinik Tübingen, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Tübingen, Germany
  • Andreas Nüssler - Eberhard Karls Universität Tübingen, BG Unfallklinik, Tübingen, Germany
  • Sabrina Ehnert - Eberhard Karls Universität Tübingen, BG Unfallklinik, Siegfried Weller Institut, Tübingen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2015). Berlin, 20.-23.10.2015. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2015. DocPO12-747

doi: 10.3205/15dkou569, urn:nbn:de:0183-15dkou5696

Veröffentlicht: 5. Oktober 2015

© 2015 Heuberger et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Bone morphogenetic proteins (BMPs) spielen eine entscheidende Rolle bei der Reifung von Osteoblasten. Ihre Signalübertragung in primären humanen Osteoblasten wird durch kleine Mengen TGF-beta1 (Transforming Growth Factor beta1) blockiert und lässt sich durch chemische Inhibierung von HDACs (Histondeacetylasen) wieder herstellen. Ziel dieser Arbeit ist es deshalb, in mit TGF-beta1 versetzten primären humanen Osteoblasten, die daran beteiligten HDACs zu identifizieren und deren Funktionsweise zu charakterisieren.

Methodik: Primäre humane Osteoblasten von 10 Spendern wurden durch Kollagenaseverdau aus Spongiosa gewonnen. Die Zellen wurden für 2, 4 oder 7 Tage mit 5 ng/ml TGF-beta1 stimuliert. Die Genexpressionsänderungen wurden mittels semiquantitativer RT-PCR bestimmt. Die Ergebnisse wurden mittels t-Test verglichen. Zur Beurteilung der funktionellen Rolle von HDAC9 in der Osteogenese wurden Zellen mit dem spezifischen HDAC9-Inhibitor TMP269 (40 nM) stimuliert. Es wurden nach 3 bzw. 7 Tagen die Proliferation und Alkalische Phosphatase (AP) Aktivität, sowie nach 21 Tagen die Bildung mineralisierter Matrix (von Kossa und Alizarin Rot Färbung) bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In primären humanen Osteoblasten wird durch Stimulation mit TGF-beta1 die Genexpression von HDAC1, 2, 3, und 8 tendenziell gesteigert und bei HDAC4, 5, 6, 7, 9 und 10 vermindert. Die Expression von HDAC9 wird besonders stark gehemmt. Um 77% an Tag 2, um 68% an Tag 4 und um 62% an Tag 7 (jeweils p<0,0001). Im Gegensatz zu TGF-beta1 beeinflusst die chemische Inhibierung von HDAC9 die Proliferation von primären humanen Osteoblasten nicht. Allerdings wird ähnlich zur TGF-beta1 Stimulation durch die Blockierung von HDAC9 die Funktion der primären humanen Osteoblasten beeinflusst. Dies zeigt sich durch eine Reduzierung der AP-Aktivität um 30% (p<0,0001) und eine verminderte Bildung von extrazellulärer Matrix um 25% (p<0,05).

Zusammenfassend zeigen mit TGF-beta1 stimulierte Osteoblasten Veränderungen in der Expression von HDACs, wobei vor allem die Expression von HDAC9 signifikant herabgesetzt wurde. Die chemische Inhibierung von HDAC9 hatte keinen Effekt auf die Proliferation, aber einen negativen auf die Differenzierung. So scheint die TGF-beta1 bedingte Herabregulation von HDAC9 eine entscheidende Rolle bei dem beobachteten Funktionsverlust der primären humanen Osteoblasten zu spielen. Die Regulation von HDAC9 könnte somit einen neuen therapeutischen Ansatz für die Knochenregeneration und Frakturheilung darstellen.