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Fragestellung: Zu den zugrunde liegenden Mechanismen der Osteoporose zählen mitunter eine verminderte Aktivität knochenaufbauender Osteoblasten (OB). Bekannt ist bereits, dass im Rahmen von Alterungsprozessen der Anteil reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) zunimmt, in deren Folge oxidativer Stress entstehen kann. Dieser wiederum unterstützt die Pathogenese der Osteoporose. Ziel der Arbeit war es den Einfluss von Antioxidantien auf die Differenzierung und Funktion von Osteoblasten älterer Patienten zu evaluieren.

Methodik: Humane Osteoblasten (OB) wurden aus operativ entnommenen Hüftköpfen von Patienten mit einer Schenkelhalsfraktur isoliert und proliferiert (n = 29; Ø = 77 Jahre). Mit Hilfe der dual-energy X-ray-absorptiometry (DXA)-Messung wurde die Knochendichte bei diesen Patienten bestimmt. Aufgrund dieser Messungen wurden die OB in drei Gruppen eingeteilt: OB von Patienten mit einer normalen Knochendichte, einer Osteopenie oder einer Osteoporose. Die OB wurden über 21 Tage osteogen differenziert. Um den Einfluss von Antioxidantien auf die Differenzierung und Funktion der OB zu analysieren, erfolgte additiv die Behandlung mit Katalase oder Mn(III)tetrakis(4-benzoic acid)porphyrin Chloride (MnTBAP; Mimetikum der Mangan-Superoxiddismutase). Anschließend wurde der Effekt der Antioxidantien auf die OB mit Hilfe des Alkalischen Phosphatase-Assays, sowie der Färbung mit Alizarinrot-S-Lösung sowie Rücklösung als Maß für die osteogene Differenzierung quantifiziert. Zusätzlich wurde die Expression von Osteoprotegerin (OPG) bestimmt, der als Osteoporose-relevanter Parameter die Aktivierung knochenabbauender Osteoklasten indirekt hemmen kann.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Zugabe von Katalase hat zur Verdopplung der osteogenen Differenzierung in allen drei Versuchsgruppen geführt. Ebenso wirkte sich MnTBAP förderlich auf die Osteogenese von OB der Kontrollgruppe sowie der Osteoporose-Patienten aus. Die OPG-Konzentration zeigte sich in den OB der Osteoporose-Patienten im Vergleich zu den Kontrollen (dennoch) um etwa 50 % erniedrigt.

Antioxidantien, wie beispielsweise Katalase oder MnTBAP können die osteogene Funktion und Differenzierung von Osteoblasten von Patienten fördern. Somit könnten zukünftig ROS-abbauende Enzyme ein Therapieansatz sein, um die Knochendichte älterer Patienten zu verbessern.