In vivo mechanische Belastung und Gewebeadaptation in Wirbelkörpern: Entzündung, Schmerz und Opioidwirkung

• Antragsteller: Melih Özgür Celik, Ph.D., seit 5/2023; Professor Dr.-Ing. Georg Duda
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439742772

Um mechanistische Analysen des Zusammenspiels von Lendenwirbelsäulenmorphologie, mechanischer Belastung und Bewegung auf der einen Seite und daraus resultierender Entzündung und Schmerzen auf der anderen Seite zu ermöglichen, werden wir ein in vivo Mausmodell verwenden. Wir werden ein etabliertes Wirbelsäulenbelastungsprotokoll verwenden, das eine axiale Kompression der Wirbelsäule, die verschiedenen Formen ausgesetzt ist, erlaubt, das lokale Gewebe und die Entzündungsreaktion identifiziert und - zum ersten Mal - den Schmerz durch Aktivierung von Opioidrezeptoren moduliert. Mittels longitudinaler in vivo-Bildgebung (µCT) und histomorphometrischer Analyse werden wir untersuchen, wie sich die Wirbelsäulenbelastung (2 Wochen, 5 Tage/Woche) auf die Gewebemorphologie über Wirbelsäulensegmente (kortikale, trabekuläre und Bandscheibenstrukturen) hinweg auswirkt und ob sie Entzündungsmediatoren (Protonen, Radikale) und Neuropeptide (Opioide, Substanz P) in diesen und entsprechenden Geweben (Rückenmark, Hinterwurzelganglien) sowie die daraus resultierenden lokalen Immunkompartimente im Knochenmark beeinflusst. Durch die Durchsetzung der von Roussouly et al. definierten elementaren Formen (I-IV) wollen wir herausfinden, wie die Formen die Gewebsadaptation unter Kompression beeinflussen und inwieweit diese Adaptation nach dem Lösen der eingeschränkten Formen und durch Schmerzmodulation "gerettet" werden könnte. Mit diesem Ansatz streben wir ein mechanistisches Verständnis darüber an, wie sich muskuloskelettale Wirbelsäulengewebe an mechanische Belastungen anpassen und wie diese belastungsinduzierten Schmerzen moduliert werden können. Wir stellen die Hypothese auf, dass mechanische Belastung Gewebe- und Immunmodulationen induziert, die durch eine lokale Aktivierung von Opioidrezeptoren kompensiert werden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5177: Die Dynamik der Wirbelsäule: Mechanik, Morphologie und Bewegung für eine umfassende Diagnose von Rückenschmerzen
• Mitverantwortliche: Professorin Sara Checa Esteban, Ph.D.; Dr. Sandra Reitmaier
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Christoph Stein, bis 5/2023