Untersuchungen zur Bedeutung von Semaphorin 3A, einem Mitglied der Familie der neuronalen Guidance Moleküle, für die Knochenremodellierung während der orthodontischen Zahnbewegung

• Antragsteller: Dr. Sinan Sen
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318311975

Zahn- und Kieferfehlstellungen treten bei Schulkindern und Erwachsenen mit hoher Prävalenz auf. Neben verschiedenen Zytokinen und Wachstumsfaktoren sind zuletzt Neuronale Guidance Moleküle (NGM), wegen ihrer Rolle bei der Knochenhomöostase und daher einer möglichen Bedeutung für die Zahnbewegung (OZB), in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Wir haben bereits die Beteiligung von Ephrin-Liganden und Eph-Rezeptoren bei der orthodontischen Zahnbewegung im Detail untersucht. Unter den weiteren Neuronalen Guidance Molekülen, die mit der Knochenremodellierung in Verbindung gebracht wurden, ist Semaphrin 3A (Sema3A) das vielversprechendste. Es ist gleichzeitig in der Lage die Differenzierung von Osteoblasten anzuregen und die Differenzierung von Osteoklasten zu hemmen. Um meine Analyse der Rolle von NGM bei der OZB fortzusetzen möchte ich in diesem Projekt (i). untersuchen, ob unterschiedliche mechanische Kräfte (Dehnung und Kompression) die Expression von Sema3A und seiner Rezeptoren Neuropilin 1 und Plexin A1 modulieren, (ii) herausfinden welche biochemischen Faktoren an der mechanischen Modulation der Expression von Sema3A sind, (iii) die Effekte der Stimulation mit rekombinantem Sema3A auf die Differenzierung von Osteoblasten des Alveolarkamms untersuchen und (iv) den molekularen Mechanismus, der zur Sema3A abhängigen Differenzierung führt, analysieren. Um dies zu erreichen sollen erstens parodontale Fibroblasten und Osteoblasten des Alveolarkamms mit mechanischen Kräften (Dehnung und Kompression) stimuliert werden. Die Expression von Sema3A und seinen Rezeptoren soll mittels qPCR und Western Blot gezeigt werden. Zweitens werde ich den potentiellen mechanoinduktiven Signalweg untersuchen, der zur Modulation der Sema3A Expression führt. Dazu werden verschiedene MAP-Kinasen auf ihre Aktivierung und der für die Sema3A Expressionsregulation putativ verantwortliche Transkriptionsfaktor Osterix auf mRNA- und Proteinebene untersucht. Drittens werden Osteoblasten des Alveolarkamms mit rekombinantem Sema3A stimuliert und sein Einfluss auf die osteogene Differenzierung durch die Analyse verschiedener osteogener Differenzierungsmarker mittels quantitativer PCR untersucht. Viertens soll der Mechanismus der Sema3A abhängigen osteogenen Differenzierung untersucht werden, indem geprüft wird, ob die Rac1 GTPase (pull-down Assays) und der Transkriptionsfaktor beta-Catenin (Immunfluoreszenz und Western Blot) in die Regulation involviert sind. Eigene Forschung an Ephrin-Liganden und Eph-rezeptoren sowie präliminäre Daten zu Sema3A deuten an, dass die Rolle von Neuronalen Guidance Molekülen bei der orthodontischen Zahnbewegung bisher unterschätzt wurde. Dieses Projekt soll daher dazu beitragen weitere Faktoren zu identifizieren, die sich perspektivisch als Ziele einer pharmakologischen Intervention eigenen könnten und so helfen könnten die orthodontische Zahnbewegung nebenwirkungsfrei zu beschleunigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Ralf Erber