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Einleitung: Knochengewebe zeichnet sich durch eine sehr gute Heilungskapazität aus. Trotzdem verursachen Krankheitsbilder wie Diabetes mellitus massive Knochenregenerationsstörungen. Die epidemiologische Komponente dieser metabolischen Erkrankung verbunden mit der bisher schlechten Versorgung diabetes-assoziierter Knochenheilungsstörungen fordert die Erforschung adäquater Therapiemethoden. In bisherigen Studien konnten wir eine signifikante Beeinträchtigung der Knochenneubildung als auch der dafür notwendigen Gefäßneubildung zeigen. Neuste Studien zeigen ein für den Muskelkatabolismus bekanntes Protein GDF8 (Myostatin) am Knochenmetabolismus maßgeblich beteiligt.

Ziel dieser Studie ist es, die Rolle des GDF8 in der diabetischen Knochenregeneration zu erforschen und mithilfe von Inhibitoren das kompromittierte Regenerationspotential im Knochen wiederherzustellen.

Methoden: Ein bereits beschriebenes tibiales Knochendefektmodell wurde an diabetischen (Leprdb-/-) und Wildtyp-Mäusen angewandt. Entnommenes unverletztes Knochenmaterial wurde zur Genexpressionsanalyse für GDF8 herangezogen. Im zweiten Teil der Studie wurde der GDF8-Inhibitor Follistatin auf Kollagenschwämme (Helistat^®) in tibiale Knochendefekte diabetischer Mäuse eingebracht. Histologisch, immunhistochemisch und mittels QRT-PCR wurden Angiogenese, Osteogenese, Differenzierung und Proliferation in der frühen und späten Knochenregeneration analysiert.

Resultate: Im unverletzten diabetischen Knochen zeigte sich eine zehnfach erhöhte Expression des GDF8. Daran anschließend wies die Applikation des GDF8-Inhibitors Follistatin histomorphometrisch eine signifikant verbesserte Knochenregeneration im Vergleich zur Kontrollgruppe auf, welche an die physiologische Knochenregeneration des Wildtyps heranreichte. Immunhistochemisch zeigten therapierte Tiere eine signifikant erhöhte Proliferation, Angiogenese und osteogene Differenzierung im Vergleich zur Kontrollgruppe. Diese Ergebnisse konnten auf Proteinebene bestätigt werden.

Schlussfolgerung: GDF8, das vornehmlich im Rahmen von Muskelerkrankungen untersucht wurde, scheint im Knochenmetabolismus eine wesentliche Rolle zu spielen. Beim Diabetes mellitus zeigt sich im unverletzten Knochen eine Hochregulierung dieses katabolen Proteins. Die Antagonisierung von GDF8 im diabetischen Tiermodell führte zu einer vollständigen Wiederherstellung der eingeschränkten Knochenregeneration und könnte eine vielversprechende therapeutische Option darstellen.