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Fragestellung: Unserer Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass das Fehlen von Integrin alpha2beta1 die Frakturheilung begünstigt getrieben durch eine erhöhte BMP-2 Expression der Osteoblasten sowie erhöhte Matrixbildung im Kallus. Eine ebenfalls erhöhte Anzahl von aktiven Osteoklasten im Kallusgewebe führt uns zu der Frage: Ist die schnellere Frakturheilung und das veränderte Remodelling auch durch eine gesteigerten Osteoklastogenese durch Integrin alpha2beta1 defiziente Osteoblasten (ITA-OB) begründet und wie relevant ist die gesteigerte BMP-2 Expression dabei?

Methodik: Es wurden Kokulturen von Osteoblasten und Osteoklasten untersucht. Dabei wurden jeweils ITA-OBs mit Wildtyp Osteoklasten (WT-OCs) gegen Wildtyp-Osteoblasten (WT-OB) mit WT-OCs verglichen. Die Stimulation der Zellen erfolgte durch Zugabe von BMP2 (20ng/ml). Die Zellen wurden aus 3–5 Tage alten Mauscalvarien (OB, WT vs. ITA-/-) bzw. Knochenmark (OC, WT) aus 6–8 Wochen alten Mäusen isoliert und 10 Tage kultiviert. Danach wurde die OC-Aktivität anhand ihrer Tartrat-resistenten sauren Phosphatase (TRAP) detektiert. Die TRAP-positiven, mehrkernigen OC wurden mittels „cellSense“ (Evident, Münster, Germany) quantifiziert. Dabei wurden neben der Anzahl der OCs auch die TRAP+-Fläche ermittelt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: OC-Anzahl: ITA-OB in Kokultur mit WT-OC zeigten eine 7fach erhöhte OC-Zahl als WT-OB mit WT-OC. Die Zahl der OC war nach Zugabe von BMP-2 deutlich gesteigert, wobei die höchste OC-Zahl mit ITA-OB/WT-OC (10-fach erhöht zu WT-OB/WT-OC) zu finden war.

TRAP+ Fläche: Im Vergleich zu WT-OB/WT-OC ohne BMP-2 wurde eine 6-mal größere TRAP+ Fläche gemessen, wenn BMP-2 zugesetzt wurde. Induziert durch ITA-OBs und ohne Zusatz von BMP2 wurde eine 23-fach größere TRAP+ Fläche ermittelt. ITA-OBs mit zusätzlichem BMP2 führten zu einer 38 mal größeren TRAP+ Fläche.

Grundlegend ist zu sagen, dass sich in ITA-OBs induzierten Kokulturen deutlich mehr OCs bildeten als die Vergleichsgruppen mit WT-OBs. Außerdem steigert der Zusatz von BMP-2 die Anzahl und die TRAP+Fläche der OCs sowohl mit WT-OB als auch mit ITA-OB, wobei der Effekt bei ITA-OB am höchsten ist.

Wir konnten zeigen, dass Osteoblasten, denen Integrin-alpha2beta1 fehlt, Osteoklasten-Vorläuferzellen effektiver zur Differenzierung stimulieren können. Da Osteoklasten im Rahmen der Frakturheilung beim Kallus-Remodelling eine Schlüsselrolle einnehmen, meinen wir, dass Integrin alpha2beta1 ein vielversprechendes therapeutisches Ziel sein kann, um Frakturheilung zu modulieren, insbesondere, wenn diese gestört ist.