Die Rolle von Tolloid Proteinasen in der Knochenphysiologie und Frakturheilung
Biochemie und Physiologie der Tiere
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Tolloidproteinasen sind eine Unterfamilie von matrix assozierten Metalloproteinasen, zu denen BMP-1 das am besten charakterisierte Mitglied ist. Im Gegensatz zu den auch als Matrixine bezeichneten MMPs ist BMP-1 mit dem Aufbau von Matrix in Zusammenhang gebracht. Die am besten beschriebene Funktion ist die Aktivierung von Procollagen. In diesem Projekt wurde die Rolle von BMP-1, dessen Aktivator und dessen Inhibitor in der Frakturheilung untersucht. Dafür wurde zuerst das Protein in der Zellkultur getestet. Unerwarteter Weise sorgt die Gabe von BMP-1 auf Osteoblastenvorläuferzellen nicht zur erhöhten Bereitstellung von extrazellulärer Matrix, was über die Ablagerung von Collagen gemessen worden ist. Auch die isolierte Gabe von PCPE (procollagen C-Proteinase Enhancer), dem Aktivator von BMP-1 (beschränkt auf Prokollagen aber nicht auf andere Substrate von BMP-1 wirkend), lieferte bei diesen Zellen nicht die erhöhte Collagenablagerung. Erst als Kombination hat die Applikation von PCPE und BMP-1 zu der erwarteten Funktion geführt. In der frühen Frakturheilung in vivo konnte bei der Injektion von BMP-1 in den Frakturspalt mittels Histomorphometrie eine tendenziell erhöhte Mineralisierung gegenüber der Kontrolle und eine signifikante Erhöhung gegenüber den Tieren, bei denen der BMP-1 Inhibitor verabreicht worden ist, ermittelt werden. Dies bezog sich jedoch nur auf die Mineralisierung, eine erhöhte Kollagenbildung konnte hier ebenfalls nicht ermittelt werden. Darüber hinaus hat die Gabe des PCPEs keine heilungsfördernden Effekte. Zusammenfassend kann man sagen, dass dieses Projekt sich nicht so entwickelt hat, wie es in der Projektplanung vorhergesehen war. Die in unseren Untersuchungen nachgewiesene erhöhte Mineralisierung in vivo bestätigt jedoch den angenommenen positiven Effekt auf die Frakturheilung im Sinne einer früheren Bildung von Knochen im Frakturkallus. Weitere Untersuchungen müssen nun klären, ob durch die Wahl eines anderen Applikationszeitpunktes dieser Effekt noch gesteigert werden könnte, um die Frakturheilung zu beschleunigen oder im Rahmen von Pseudarthrosen den Knochenstoffwechsel zu stimulieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Tolloid proteinases and their regulation in a blunt force trauma model. Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, Berlin 2018
Kronenberg Daniel, Everding Jens, Moail Catherine, Vadon-Le Goff Sandrine, Timmen Melanie, Stange Richard
