Enzym- und immunhistochemische Analysen des zellulären Knochenmetabolismus eines osteoporotischen Schafmodells

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2019

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Merboth, Felix

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-14812

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Osteoporose ist eine systemische Skeletterkrankung mit erhöhter Frakturanfälligkeit aufgrund eines Knochenmasseverlustes sowie einer Verschlechterung der Mikroar- chitektur des Knochens. Die Prävalenz der Osteoporose bei über 50-Jährigen liegt für Frauen in etwa bei 24% und für Männer bei 6%, steigt jedoch mit zunehmendem Alter weiter an. Das Lebenszeitrisiko eine mit Osteoporose assoziierte Fraktur zu erleiden beträgt für Frauen bis 50% und für Männer bis 22%. Diese Frakturen stellen nicht nur eine enorme Belastung für das Gesundheitswesen dar, sondern gehen häufig mit Komplikationen in der operativen Versorgung sowie der Knochenheilung einher und haben weitreichende Folgen für die Patienten. Ätiologisch resultieren alle Formen der Osteoporose aus einer Entkopplung von Knochenaufbau und -abbau während des Remodelingprozesses und führen so zu einer verminderten Knochenstärke.Diese experimentelle Studie diente der Etablierung eines osteoporotischen Großtier- modells, um nachfolgend neue Materialien und Implantate im erkrankten Knochen unter menschenähnlichen Bedingungen testen zu können. Dazu wurden 31 weibliche Merinolandschafe in vier Gruppen aufgeteilt und erfuhren folgende Behandlungen: 1) unbehandelte Kontrolle, 2) bilaterale Ovariektomie (OVX), 3) OVX und kalzium- sowie Vitamin-D-arme Diät (OVX+D) und 4) OVX, Diät und Steroidinjektionen (OVX+D+S). Nach acht Monaten wurden die Tiere euthanasiert und Femur sowie LWK4 entnom- men. Die deskriptive sowie histomorphometrische Analyse des trabekulären Knochens erfolgte mithilfe der Toluidinblau sowie der Hämatoxylin-Eosin (HE) Färbung. Die alka- lische Phosphatase (ALP) Färbung diente zur Bestimmung von Menge und Aktivität der Osteoblasten. Mithilfe der Tartrat-resistenten sauren Phosphatase (TRAP) Färbung wurde Menge und Aktivität der Osteoklasten ermittelt. Zur Evaluierung der Osteoklas- togenese wurde RANK-L und OPG immunhistochemisch angefärbt. Die Minera- lisierungsrate konnte durch in vivo injizierte Fluoreszenz-Marker bestimmt werden.OVX zeigte keine Veränderungen der Trabekelparameter aber eine leichte Erhöhung des Knochenkatabolismus. In OVX+D war die Heterogenität sehr groß, jedoch konnten keine wesentlichen Einflüsse auf Knochen oder Metabolismus ausgemacht werden. Erst die zusätzliche Steroidgabe führte zu einem Knochenmasseverlust, wobei der re- duzierte Knochenkatabolismus auf die Entstehung einer Glucocorticoid-induzierten Os- teoporose (GIO) hindeutete. Der erhöhte Knochenanabolismus sowie eine ebenfalls vorliegende Mineralisierungsstörung verdeutlichten, dass sich gleichzeitig eine Osteo- malazie entwickelte. Zusammen mit neuen Studien, die eine wesentlich größere Häu- figkeit der Osteomalazie beweisen als bislang angenommen, zeigt die vorliegende Ar- beit, dass die Dreifachbehandlung (OVX+D+S) von Schafen ein geeignetes Osteo- porosemodell darstellt und somit auch für zukünftige Versuche am erkrankten Knochen relevant ist. Diese Arbeit demonstriert zudem die außerordentliche Rolle, welche Os- teozyten bei der Regulierung des Knochenmetabolismus spielen.

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