Bakterielle Infektion und Osteoklastendifferenzierung: Analyse der Zusammenhänge auf molekularer Ebene
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Chronisch-persistierende Infektionen am oder in unmittelbarer Nähe eines Knochens sind langwierig und schwierig zu behandeln. Solche Infektion treten u.a. nach offenen Frakturen auf oder auch bei Frakturen, die operativ mit Osteosynthesematerialen (Schrauben, Platten, Nägel) versorgt wurden. Infektion verhindert in vielen Fällen die Frakturheilung und geht mit einem lokalen Knochenabbau, einer Osteolyse, einher. Ziel dieses Projektes war es, Zusammenhänge zwischen Infektion und Osteolyse auf molekularer Ebene aufzuklären. Wir verfolgen die Hypothese, dass durch die Infektion und die damit verbundene lokale Immunantwort vermehrt Osteoklasten gebildet werden, die dann den Knochen resorbieren. Osteoklasten sind die einzigen Zellen, die Knochen resorbieren können. Sie sind am physiologischen Knochenmetabolismus beteiligt und auch an der Frakturheilung, wobei bei letzterem Knochenabbau und Knochenaufbau im richtigen Verhältnis erfolgen müssen. Überwiegt die Bildung von Osteoklasten kommt es zum Knochenabbau und zur verzögerten Frakturheilung. Um den Zusammenhang zwischen Infektion, Entzündung und Osteolyse aufzuklären, wurden im Wesentlichen zwei Ansätze verfolgt: (1) Es wurde geprüft, ob und wie proinflammatorische Zytokine die Osteoklastenbildung beeinflussen. Dies wurde anhand der Differenzierung peripherer CD14+ Monozyten zu Osteoklasten in vitro untersucht. (2) Biopsiematerial von Patienten mit chronisch-persistierenden Infektionen mit Knochendestruktion wurde ex vivo analysiert. Gefunden haben wir, dass pro-inflammatorische Zytokine und bakterielle Substanzen wie Lipopolysaccharide die Differenzierung von Monozyten zu Osteoklasten induzieren. Untersuchungen des Biopsiematerial ergaben, dass der Grad der Entzündung, gemessen anhand infiltrierender Leukozyten, mit der Zahl der Osteoklasten im Gewebe korrelierte, was die Hypothese unterstützt, dass der Entzündungsprozeß zur Knochendestruktion beiträgt. Des weiteren haben wir gefunden, dass das „bone morphogenetic protein" (BMP)7 (auch als osteogenic protein 1, OP-1 bekannt), das therapeutisch bei verzögert-heilenden Frakturen eingesetzt wird, die Osteoklastengenese hemmt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2008. Lipopolysaccharides (LPS) induce the differentiation of human monocytes to osteoclasts in a tumour necrosis factor (TNF) α – dependent manner: a link between infection and pathological bone resorption. Molecular Immunology,45:3330-3337
Moermann M, Thederan M, Nackchbandi I, Wagner C, Hänsch GM
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2012. Human polymorphonuclear neutrophils express the receptor activator of NfκB (RANK) and are activated by its ligand RANKL. Eur J Immunol,42:975-981
Riegel A, Maurer T, Prior B, Stegmaier S, Heppert V, Wagner C, Hänsch GM
