Effekt der Donepezil-Applikation auf knochenaufbauende Zellen eines ovinen Osteoporose-Modells

Abstract

Aus klinischen Studien ist bekannt, dass Alzheimer-Patientinnen und -Patienten, die einen Acetylcholinesteraseinhibitor wie Donepezil einnehmen, ein geringeres Risiko aufweisen, eine Hüftfraktur zu erleiden. Neben des von vornherein geringeren Frakturrisikos zeigt sich im Falle eine Knochenbruches außerdem eine verbesserte Heilungs- und verringerte Komplikationsrate sowie verringerte Mortalität. In in vitro-Studien konnte durch die Applikation von Donepezil bei Mäusen ein erhöhtes Knochenvolumen, eine erhöhte Knochendichte und vermehrte Trabekelbildung festgestellt werden. Aus diesen Gründen ergibt sich die Möglichkeit, dass Medikamente solcher Wirkstoffklassen auch einen Einfluss auf osteoporotische Stammzellen haben könnten, welche sich im Rahmen einer solchen Erkrankung auch anders verhalten. Aus diesem Grund wurde in der hier beschriebenen Arbeit zu osteoporotischen Stammzellen eines ovinen Tiermodells Donepezil gegeben und die Zellen anschließend auf Proliferation und Differenzierung in Richtung Osteoblasten untersucht. Es wurden Zellen eines bereits etablierten Tiermodells verwendet. Hierbei sind neben einer Kontrollgruppe drei Interventionsgruppen zu unterscheiden: OVX (Ovarektomie), OVX+D (Ovarektomie, Kalzium-/Vitamin D3-defiziente Diät), OVX+D+S (Ovarektomie, Diät, Steroidinjektionen). Es wurden Pilotversuche zur Bestimmung der optimalen Donepezil-Konzentration mittels Acetylcholinesterase (AChE)-Aktivitätsassays und Proliferationsbestimmungen durchgeführt und die EC30 von 15,4 nM verwendet. Die Proliferationsraten wurden mittels BrdU-ELISA gemessen. Mittels real-time RT-PCR wurden die mRNA-Expressionen von AChE, BChE, Col1A1, OC und BDNF bestimmt; als Haushaltsgen wurde B2M verwendet. Mittels Gruppenanalysen konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Schafgruppen eruiert werden. Mit Ausnahme der Gruppe OVX zeigte sich bei allen Gruppen und den gepoolten Daten eine signifikant verminderte AChE-Aktivität, jedoch in etwas geringerem Ausmaß als im Bereich der EC30. Die Zellen der Gruppe OVX+D proliferierten nach Zugabe von Donepezil signifikant geringer, alle anderen Zellen zeigten keine signifikanten Unterschiede. In den durchgeführten real-time RT-PCRs zeigte sich die Col1A1-Expressionsrate signifikant bei hoher Effektstärke erhöht. Ansonsten zeigten sich keine signifikant veränderten Expressionsraten. Donepezil-Applikation führte zu keiner erhöhten Proliferation der Mesenchymalen Stammzellen, jedoch zu einer erhöhten Synthese von hauptsächlich aus Col1 bestehendem Osteoid und erhöhten Differenzierung in Richtung knochenaufbauender Osteoblasten. Mittels eines drug delivery systems könnte die Möglichkeit einer nebenwirkungsarmen, gezielten systemischen oder lokalen, intraoperativen Therapie der Osteoporose, bzw. hierdurch bedingten Frakturen bestehen.