Die Rolle von VEGF bei der Osteoarthrose

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Pufe
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5407399

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In dem DFG Projekt konnte gezeigt werden, dass mechanische Beanspruchung wie beispielsweise Zugbeanspruchung tatsächlich zu einer Steigerung der Hypoxia Response Element (HRE) Aktivität führt. Es konnte jedoch auch gezeigt werden, dass nicht nur das HRE zu einer Steigerung der VEGF Expression führt. Andere Transkriptionsfaktoren wie Nrf2 führen im Gelenk über ihre Zielgene wie Hämoxygenase (HO) 1 ebenfalls zu einer Steigerung der VEGF Expression. Die degenerativen Effekte von VEGF konnten im vorliegenden DFG Antrag durch in vivo Studien eindrucksvoll belegt werden. Eine Durchtrennung des vorderen Kreuzbandes führte im Kaninchenmodell zu einer VEGF Expression und zu einer Osteoarthrose Induktion. Ein experimentelles Beschichten von VEGF auf chirurgische Fäden führte in einem Schafsmodell zu einer Degradation der Knorpelmatrix. Im Laufe des Projektes wurde ferner deutlich, dass an den arthrotischen und arthritischen Prozessen im erheblichen Maße reaktive Sauerstoff Species (ROS) beteiligt sind. Der Schlüsseltranskriptionsfaktor für die Entgiftung dieser Sauerstoff Species, Nrf2, kann über seine Zielgene wie Hämoxygenase-1 wiederum zu einer Steigerung der VEGF Expression führen. Als Ausblick der Studien lässt sich die mögliche Verbindung zwischen VEGF bzw. Sauerstoffradikalen und der Schmerzwahrnehmung nennen. Da der Schmerz, als Hauptsymptom der Osteoarthrose, zu einer erheblichen Einschränkung der Lebensqualität führt, wären neue Ansätze der Schmerzreduktion von großem klinischen Interesse.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2006) Reactiveoxygen-species (ROS) induce expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) in chondrocytes and human articular cartilage explants. Arthritis Research and Therapy 8:R189
  Fay J, Varoga D, Wruck C, Kurz B, Goldring MB, Pufe T
  
• (2006) TLR-2 mediated induction of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) in case of septic joint disease. J Pathol 210: 315-324
  Varoga D, Paulsen F, Mentlein R, Fay J, Kurz B, Hassenpflug J, Tillmann B, Grohmann S, Goldring MB, Pufe T
  
• (2007) Effects of pleiotrophin, a heparin-binding growth factor, on chondrocytes. Osteoarthritis & Cartilage 15:155-162
  Pufe T, Groth G, Goldring MB, Tillmann B, Mentlein R
  
• (2007) Influence of Estradiol on VEGF expression in bone: a study in Göttingen miniature pigs and human osteoblasts. Calcified Tissue Int 80:184-191
  Pufe T, Claassen H, Scholz-Ahrens K, Varoga D, Drescher W, Franke ATM, Wruck CJ, Petersen W, Cellarius C, Schrezenmeir J, Glüer CC
  
• (2007) The Effect of Locally Applied Vascular Endothelial Growth Factor on Meniscus Healing: Gross and Histological Findings. Arch Orthop Trauma Surg 127:235-240
  Petersen W, Pufe T, Stärke C, Fuchs T, Kopf S, Neumann W, Zantop T, Paletta J, Raschke M, Becker R
  
• (2009) The systemic angiogenic response during bone healing. Arch Orthop Trauma Surg 129:989-997
  Weiss S, Zimmermann G, Pufe T, Varoga D, Henle P
  
• (2010) 17-β estradiol reduces expression of MMP-1, -3, -13 in human primary articular chondrocytes from female patients cultured in a 3-dimensional alginate system. Cell and Tissue Research 342:283-93
  Claassen H, Steffen R, Hassenpflug J, Varoga D, Wruck C, Brandenburg LO, Pufe T
  
• (2010) Local Treatment of Meniscal Lesions With Vascular Endothelial Growth Factor. J Bone Joint Surg (Am) 92:2682-2691
  Kopf S, Birkenfeld F, Becker R, Petersen W, Stärke C, Wruck CJ, Tohidnezhad M, Varoga D, Pufe T
  
• (2011) Effects of controlled released BMP-7 on markers of inflammation and degradation during the cultivation of human osteoarthritic chondrocytes. Journal of Biomaterials Applications 26:419-33
  Gavenis K, Pufe T, Brandenburg LO, Schiffl K, Schmidt-Rohlfing B
  
• (2011) Intra-articular Injection of Platelet-rich plasma reduces inflammation in a house swine model of rheumatoid arthritis of the knee joint. Arthritis Rheum 63:3344-3353
  Lippross S, Moeller B, Haas H, Tohidnezhad M, Steubesand N, Wruck CJ, Kurz B, Seekamp A, Pufe T, Varoga D
  
• (2011) Nrf2 induces interleukin-6 (IL-6) expression via an antioxidant response element within the IL-6 promoter. JBC 11:4493-4499
  Wruck CJ, Streetz K, Pavic G, Götz ME, Tohidnezhad M, Brandenburg LO, Varoga D, Eickelberg O, Herdegen T, Chan K, Kan YW, Pufe T
  
• (2011) Role of oxidative stress in rheumatoid arthritis: insights from the Nrf2-knockout mouse. Annals of The Rheumatic Diseases 70:844-850
  Wruck CJ, Fragoulis A, Gurzynski A, Brandenburg LO, Kan YW, Chan K, Hassenpflug J, Freitag-Wolf S, Varoga D, Lippross S, Pufe T
  
• (2012) Detection of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) in Moderate Osteoarthritis in a Rabbit Model. Ann Anat 194:452-6
  Jansen H, Meffert RH, Birkenfeld F, Petersen W, Pufe T
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.aanat.2012.01.006)
• (2012) Sulforaphane has opposing effects on TNF-alpha stimulated and unstimulated synoviocytes. Arthritis Res Ther 14:R220
  Fragoulis A, Laufs J, Muller S, Soppa U, Siegl S, Reiss LK, Tohidnezhad M, Rosen C, Tenbrock K, Varoga D, Lippross S, Pufe T, Wruck CJ
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1186/ar4059)