Funktion und Mechanismen der Integrin α2β1 vermittelten Zell-Matrix Interaktion während der Sehnenhomöostase und altersbedingter -Degeneration

• Antragsteller: Professor Dr. Richard Stange
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500341476

Alterungsprozesse wirken sich auf die metabolische Aktivität des Sehnengewebes und damit auch auf sein Regenerationspotential aus. Die komplexen und vielfältigen Beeinträchtigungen der Sehne, unter dem Begriff der Tendinopatien zusammengefasst, zeichnen sich durch belastungsabhängige Schmerzen, Funktionsverlust und eingeschränkter Mobilität aus. Dies kann im schlimmsten Fall zur Ruptur der Sehne führen. Insgesamt bedeuten Tendinopatien eine hohe sozio-ökonomische Belastung für jedes modernes Gesundheitssystem. Sehnengewebe zeigt eine geringe Zellularität und der Großteil der Trockenmasse besteht aus Kollagenfibrillen, mit Kollagen Typ I als Hauptkomponente, umgeben von einer extrazellulären Matrix, bestehend aus Proteoglykanen. Die Kollagenfibrillen gewährleisten innerhalb der Sehne die Zugfestigkeit, während Proteoglykane Wasser speichern und damit einen Widerstand gegen Kompressionskräfte verleihen. Wir konnten zeigen, dass die Abwesenheit von Integrin α2β1, einem der Hauptrezeptoren des Kollagens, zu einer Verminderung der biomechanischen Belastbarkeit der Sehne führt. Dies war auf einen höheren Umsatz der Matrix und einer signifikanten Reduktion von Proteoglykanen zurückzuführen und deutet auf eine wichtige Funktion von Integrin α2β1 im Rahmen der Homöostase und Regeneration von Sehnen hin. Die erhöhte Bildung von extrazellulärer Matrix beim Fehlen von Integrin α2β1 konnten wir mit einer erhöhten Expression von BMP-2 in Zusammenhang gebracht werden. Dieser Wachstumsfaktor erhöht die Expression von Kollagen Typ I in Sehnenzellen. Der degenerative Einfluss von Integrin α2β1 im Rahmen der altersbedingten Degeneration von Sehnen, ist jedoch bisher noch unklar. In diesem translational ausgelegtem Forschungsprojekt soll die Rolle und der Mechanismus von Integrin α2β1 im Rahmen der Sehnenhomöostase und altersbedingten -Degradation untersucht werden. Des Weiteren soll ermittelt werden, ob es zwischen Integrin α2β1 und Tendinopatien im klinischen Alltag Zusammenhänge gibt, die eine diagnostische oder therapeutische Nutzung ermöglichen. In einem in vitro Ansatz soll analysiert werden, ob die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix in den Sehen von Integrin α2β1 über die Regulation von collagen-abhängigen Protein beeinflusst wird. In vivo soll untersucht werden, ob Integrin α2β1 die Zusammensetzung und die Stabilität der extrazellulären Matrix reguliert und somit zur Sehnenqualität unter physiologischen wie auch pathologischen Bedingungen mit dem Beispiel der altersbedingten Sehnendegeneration beiträgt. In einem translationalen Ansatz wird der Frage nachgegangen, ob kollagen-bindene Integrine beteiligt sind an humanen, degenerativen Tendinopathien durch die Dysregulation des Proteoglycan/Kollagenverhältnisses.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Michael J. Raschke