Untersuchung der Rolle von Dkk-1 bei der Pathogenese der postmenopausalen Osteoporose

• Antragstellerin: Dr. Sylvia Thiele
• Fachliche Zuordnung: Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 296303917

Rund 40% der postmenopausalen Frauen leiden an Osteoporose, eine der häufigsten Erkrankungen der Frau. Die Krankheit ist gekennzeichnet durch einen Knochenmasseverlust, welcher zu Schmerzen und komplizierten Hüftfrakturen führen kann. Durch einen zunehmenden Mangel an Östrogen nach der Menopause, welcher auch für eine vermehrte Produktion an Osteoklasten verantwortlich ist, wird die Entstehung der Osteoporose begünstigt. Weiterhin scheint auch die Hemmung des Wnt-Signalweges, der bei der Differenzierung von Osteoblasten und damit der Knochenformation eine wichtige Rolle spielt, eine mögliche Ursache für die Entwicklung dieses Krankheitsbildes zu sein. Bisher weiß man wenig über dessen Regulation durch Östrogen und seine Rolle bei der Pathogenese der Osteoporose. Studien fanden jedoch erhöhte Serumspiegel von Dickkopf-1 (Dkk-1), einem Inhibitor des Wnt-Signalweges, in Patientinnen mit postmenopausaler Osteoporose, was auf eine Rolle für Dkk-1 in der Pathogenese dieser Krankheit hindeutet. Dies stellt die Grundlage für folgende Hypothese dar: Dkk-1, welches von Osteoblasten, Osteozyten und T-Zellen produziert wird, trägt zu einem durch Östrogenmangel-induzierten Knochenmasseverlust bei. Um diese Hypothese zu überprüfen werden wir anhand geeigneter transgener Tiermodelle den Einfluss von Dkk-1, welches von Osteoblasten bzw. Osteozyten stammt, auf die Hemmung der Knochenformation bei der postmenopausalen Osteoporose untersuchen. Dafür werden Dkk-1-floxed Mäuse mit Osx- bzw. Dmp1-Cre-Mäusen gekreuzt, um Knockout-Mäuse herzustellen, in denen Dkk-1 speziell in Osteoblasten oder Osteozyten deletiert ist. Mittels einer Ovariektomie soll der Östrogenmangel und der daraus resultierende Knochenmasseverlust imitiert und untersucht werden. Außerdem soll die Regulation von Dkk-1 durch Östrogen in Osteoblasten und Osteozyten in vitro analysiert werden. Hier sind verschiedene Zellkulturexperimente geplant, in denen murine und humane primäre Osteoblasten, aber auch immortalisierte Zelllinien (MC3T3-E1, IDG-SW3) mit Östrogenen behandelt werden. Zusätzlich soll auch der Einfluss des Östrogenrezeptors untersucht werden, indem dieser mittels geeigneter siRNA herunterreguliert bzw. mittels entsprechender DNA induziert wird. Der Effekt aktueller Osteoporosetherapeutika soll auch adressiert werden, indem Osteoblasten und Osteozyten mit PTH oder Bisphosphonaten behandelt werden. Da auch T-Zellen zur Pathogenese der postmenopausalen Osteoporose beitragen könnten, wird zusätzlich die Rolle von Dkk-1 aus T-Zellen in vivo untersucht. Auch hier werden Dkk-1-floxed Mäuse mit Lck-Cre-Mäusen gekreuzt um Dkk-1 in T-Zellen zu deletieren. Anschließend wird auch hier der Östrogenmangel mittels Ovariektomie nachgestellt. Für die in vitro-Experimente sollen Ko-Kulturen mit Osteoblasten und T-Zellen etabliert werden. Ein besseres Verständnis der Pathogenese der postmenopausalen Osteoporose könnte zu verbesserten Strategien in der Prävention oder Therapie dieser Erkrankung führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen