Entwicklung und Charakterisierung eines Osteoporose-Großtiermodells mit Diskonnektion von Hypothalamus und Hypophyse (HPD-Schaf)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Entwicklung von Großtiermodellen mit Osteoporose ist eine wichtige Voraussetzung für die präklinische Testung neuer Therapie-Optionen. Obwohl das Schaf als ideales Modell für solche Untersuchungen gilt, waren alle bislang etablierten Formen der Osteoporose-Induktion mit Problemen der Reproduzierbarkeit sowie der Vergleichbarkeit zur humanen Situation behaftet. Basierend auf Studien zur Wirkung des Hormons Leptin, welches durch Bindung an Rezeptoren im Hypothalamus die Knochenbildung reguliert, wurde durch Kollaboration mit Prof. Dr. Iain Clarke in Melbourne, Australien, ein Modell etabliert, welches im Schaf zu einer der humanen Situation vergleichbaren Osteoporose führt. Bei den Schafen wurde chirurgisch eine Diskonnektion des Hypothalamus und der Hypophyse durchgeführt, wodurch bekanntermaßen die Regulationsmechanismen mehrerer Hormone beeinträchtigt werden. Obwohl die Schafe trotz des neurochirurgischen Eingriffs im Wesentlichen ohne Beeinträchtigungen über den gesamten Untersuchungszeitraum von 2 Jahren lebensfähig waren, zeigte sich in unserer skelettalen Analyse, dass sich bei den Tieren eine Osteoporose entwickelt, die bereits nach 3 Monaten nachweisbar war und nach 2 Jahren Standzeit ohne weitere therapeutische Intervention deutlich ausgeprägt vorhanden war. Zelluläre Untersuchungen an Knochenschnitten zeigten zudem auf, dass sowohl Knochenbildung, als auch Knochenabbau in den operierten Schafen reduziert waren, weshalb dieses Modell als ideal zur Simulation der humanen Osteoporose angesehen werden muss. Da wir ebenso zeigen konnten, dass die Heilung von Knochenbrüchen in den operierten Schafen deutlich verzögert war, konnten wir somit ein geeignetes Großtiermodell für die Osteoporose-Forschung etablieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Großtiermodelle der Osteoporose. Osteologie (2011) 20, 41-49
Oheim R, Beil FT, Barvencik F, Böcker W, Schieker M, Mutschler W, Amling M, Ignatius A, Wolf E, Pogoda P
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Metaphyseal fracture healing follows similar biomechanical rules as diaphyseal healing. J. Orthop. Res. (2011) 29, 425-432
Claes L, Reusch M, Göckelmann M, Ohnmacht M, Wehner T, Amling M, Beil FT, Ignatius A
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Large animal model for osteoporosis in humans: the ewe. Eur. Cell Mater. (2012) 24, 372-385
Oheim R, Amling M, Ignatius A, Pogoda P
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Low turnover osteoporosis in sheep induced by hypothalamic-pituitary disconnection. J. Orthop. Res. (2012) 30, 1254-1262
Beil FT, Oheim R, Barvencik F, Hissnauer TN, Pestka JM, Ignatius A, Rueger JM, Schinke T, Clarke IJ, Amling M, Pogoda P
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Targeting the lateral but not the third ventricle induces bone loss in ewe: an experimental approach to generate an improved large animal model of osteoporosis. J. Trauma Acute Care Surg. (2012) 72, 720-726
Oheim R, Beil FT, Barvencik F, Egermann M, Amling M, Clarke IJ, Pogoda P
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Mandibular bone loss in ewe induced by hypothalamic–pituitary disconnection. Clin. Oral Implant. Res. (2013)
Oheim R, Beil FT, Krause M, Bindl R, Ignatius A, Pogoda P
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Sheep model for osteoporosis: sustainability and biomechanical relevance of low turnover osteoporosis induced by hypothalamic-pituitary disconnection. J. Orthop. Res. (2013) 31, 1067-1074
Oheim R, Beil FT, Köhne T, Wehner T, Barvencik F, Ignatius A, Amling M, Clarke IJ, Pogoda P
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High fluoride and low calcium levels in drinking water is associated with low bone mass, reduced bone quality and fragility fractures in sheep. Osteoporos. Int. (2014) 25, 1891-1903
Simon MJ, Beil FT, Rüther W, Busse B, Koehne T, Steiner M, Pogoda P, Ignatius A, Amling M, Oheim R
