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Neue Strategie gegen Osteoporose EurekAlert! Wissenschaftsnachrichten

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BILD: Links zwei gesunde Wirbelkörper in der Wirbelsäule eines Medaka-Fisches: Die Knochenmatrix (grün) ist normalerweise mineralisiert und von knochenbildenden Zellen (Magenta) umgeben. Rechts die Situation … Ansicht Mehr

Bildnachweis: Tan Wen Hui / Universität von Singapur

Osteoporose ist die häufigste altersbedingte Knochenerkrankung, von der weltweit Hunderte Millionen Menschen betroffen sind. Schätzungen zufolge leidet jede dritte Frau und jeder fünfte Mann über 50 an osteoporotischen Knochenbrüchen.

Osteoporose wird durch übermäßige Aktivität knochenresorbierender Zellen verursacht, während die Aktivität knochenbildender Zellen verringert wird. Bei gesunden Personen ermöglicht eine ausgewogene Aktivität dieser beiden Zelltypen einen konstanten Knochenumsatz, um gesunde und starke Knochen zu erhalten.

Bei Osteoporose führt eine unverhältnismäßige Knochenresorption zu einer geringen Knochenmineraldichte und folglich zu schwachen und bruchanfälligen Knochen. Wenn die Neubildung von Knochen nicht in der Lage ist, den Knochenverlust aufzuholen, wird der Knochen schließlich schwächer und anfälliger für Frakturen.

Aktuelle Medikamente haben Nachteile

Die meisten aktuellen Osteoporosetherapien umfassen die Verwendung von Bisphosphonaten, die die Aktivität knochenresorbierender Zellen blockieren und somit eine übermäßige Knochenresorption verhindern. Eine längere Behandlung mit diesen Medikamenten eliminiert jedoch den notwendigen Knochenumschlag, was zu einem erhöhten Frakturrisiko und anderen unerwünschten Nebenwirkungen führt. Daher ist es dringend erforderlich, neue Strategien zu entwickeln, die die Einschränkungen der derzeitigen Behandlungen überwinden.

In diesem Bereich gibt es jetzt neue Fortschritte. Sie wurden in Zusammenarbeit mit den Professoren Christoph Winkler (Institut für Biowissenschaften, Nationale Universität Singapur, NUS) und Manfred Schartl (Biozentrum, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU, Deutschland) entwickelt. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS.

Kleines Protein mobilisiert knochenresorbierende Zellen

Mithilfe der genetischen Analyse in einem kleinen Laborfischmodell, dem japanischen Medaka (Oryzias latipes), identifizierte das Forscherteam ein kleines Protein, das Chemokin CXCL9, das unter osteoporotischen Bedingungen in Reservoire diffundiert, die knochenresorbierende Zellvorläufer enthalten. Diese Vorläufer produzieren auf ihrer Zelloberfläche einen Rezeptor, CXCR3. Bei Aktivierung durch CXCL9 werden die Vorläufer mobilisiert und wandern über große Entfernungen in stark gerichteter Weise zur Knochenmatrix, wo sie beginnen, Knochen zu resorbieren.

Bekannte Inhibitoren sind hochwirksam

Es ist seit langem bekannt, dass sowohl CXCL9 als auch sein Rezeptor CXCR3 die Migration von Immunzellen zu Entzündungsstellen modulieren, beispielsweise bei Psoriasis und rheumatoider Arthritis. Es gibt mehrere chemische Inhibitoren, die die CXCR3-Aktivität blockieren und bei klinischen Tests zur Behandlung von Psoriasis wenig Erfolg hatten. Das Forscherteam zeigte, dass diese Inhibitoren die Rekrutierung knochenresorbierender Zellen hochwirksam blockieren und den Knochen vor osteoporotischen Beleidigungen schützen.

Fein abgestimmte Therapien scheinen möglich

Das Fazit der Professoren Schartl und Winkler: „Unsere Studien haben neue Wege für die Osteoporosetherapie eröffnet. Die neue Strategie ermöglicht eine fein abgestimmte Modulation der Osteoklastenzahlen, die für die Knochenmatrix rekrutiert werden, anstatt eine weit verbreitete Blockade der Osteoklastenaktivität wie bei herkömmlichen Therapien. Dies hat große Vorteile, da eine übermäßige Knochenresorption gezielt verhindert werden kann, der normale Knochenumsatz jedoch weiterhin anhält. Dies bietet das Potenzial, ein erhöhtes Frakturrisiko bei Osteoporose-Patienten zu vermeiden und gesunden Knochen für eine verbesserte Lebensqualität zu erhalten. „

Christoph Winkler ist Absolvent der JMU. Er war Doktorand und wissenschaftlicher Mitarbeiter im Team von Manfred Schartl und folgte 2007 dem Ruf nach einer Professur in Singapur. 2016 kehrte er für eine Weile an die JMU zurück – für ein Sabbatjahr, das vom Würzburger Universitätsvorstand finanziell unterstützt wurde. In dieser Zeit wurde der Grundstein für die Zusammenarbeit gelegt, deren Ergebnisse nun eingelesen werden können PNAS.

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