SFB Transregio

SFB Teilprojekt B11

Strukturelle und zellbiologische Untersuchungen zur Charakterisierung der Knochen-Knochenmark-Grenzfläche

Das Ziel dieses Vorhabens ist die Charakterisierung des Hartgewebes und des angrenzenden Fettmarkes im Rahmen der senilen Osteoporose und des altersbedingten Knochenverlustes mittels Elektronenmikroskopie, Immunhistochemie, Zellkultur und Molekularbiologie. Das Teilprojekt wird damit der übergeordneten Zielstellung des SFB / TRR79 gerecht, Knochenersatzmaterialien und metallische Implantate zu generieren, die an die morphofunktionellen Anforderungen des systemisch erkrankten Knochens und seine Mikroumgebung adaptiert sind. Die geplanten Untersuchungen fokussieren sich auf zwei wesentliche Ansätze: zum einen auf die strukturellen Merkmale des Hartgewebes per se – v.a. unter Verwendung der Transmissions- bis hin zur hochauflösenden Elektronenmikroskopie und zum anderen auf den subzellulären Differenzierungsgrad und die funktionelle Interaktion der bone-lining cells und der im angrenzenden Fettmark lokalisierten Adipozyten. Diese sollen mittels Immunzytochemie auf das Vorkommen von Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) und Tissue Inhibitors of Metalloproteinases (TIMPs), von spezifischen Markern des braunen und weißen Fettgewebes sowie von ausgewählten Adipokinen, insbesondere Adiponektin, Visfatin und Resistin hin untersucht werden, um den Einfluss dieser Zellpopulation und deren Effektormoleküle auf das erkrankte Hartgewebe und die Zellen des Knochens zu überprüfen. Der flankierende molekularbiologische Nachweis von RANKL und dessen konkurrierendem Bindungspartner OPG gibt neben den histologischen Untersuchungen zusätzlich Aufschluss über den jeweiligen individuellen Knochenstatus. Die für dieses Projekt angestrebte Charakterisierung des Hartgewebes wird durch die Bestimmung ausgewählter extrazellulärer Matrixproteine wie Osteocalcin, Osteopontin, alkalischer Phosphatase aber auch von Molekülen wie Sklerostin oder Osterix vervollständigt und mit den Daten der hochauflösenden Morphologie korreliert. Untersuchungen in der Zellkultur haben das Ziel, aus dem seneszenten, porösen Knochen und dem angrenzenden Fettmark isolierte mesenchymale Zellen auf morphofunktioneller Ebene zu charakterisieren und deren osteogenes Differenzierungspotenzial zu beurteilen, um v.a. Osteoblasten-stimulierende Wirkungen von Werkstoffen auf den osteoporotischen bzw. seneszenten Knochen abschätzen und beurteilen zu können. Darüber hinaus ist geplant, die isolierten Stromazellen in Gegenwart der neu generierten Werkstoffe unter Dokumentation ihres Zellverhaltens zu kultivieren und ihren Stoffwechselstatus im Detail im Vorfeld tierexperimenteller Untersuchungen zu evaluieren.

Leitung: Prof. Dr. med. vet. Sabine Wenisch, Gießen; Prof. Dr. med. Ulf Müller-Ladner, Gießen, Bad Nauheim; Prof. Prof. h.c. Dr. med. Dr. med. vet. Dr. h.c Reinhard Schnettler, Gießen.

Laufzeit: Juli 2014 - Juni 2019