Dokument: Molekulare und zelluläre Mechanismen von entzündungs- und altersbedingter Modulation der Osteogenese bei Osteoporose
| Titel: | Molekulare und zelluläre Mechanismen von entzündungs- und altersbedingter Modulation der Osteogenese bei Osteoporose | |||||||
| Weiterer Titel: | Molecular and Cellular Mechanisms of Inflammation- and Age-Related Modulation of Osteogenesis in Osteoporosis | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70202 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250728-124924-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Bousch, Juliana Franziska [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Suschek, Christoph [Gutachter] Prof. Dr. Heise, Henrike [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | osteoporosis; osteoblast; proinflammatory cytokines; osteology; osteoimmunology | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Osteoporose ist eine weit verbreitete Knochenerkrankung, die durch ein Ungleichgewicht zwischen Knochenaufbau und Knochenabbau gekennzeichnet ist. Der daraus resultierende Verlust an Knochenmasse führt zu einer verminderten Knochendichte und einem erhöhten Frakturrisiko. Die Ursachen der Osteoporose sind vielfältig, aber sowohl bei der primären als auch bei der sekundären Form spielt die chronische Inflammation eine entscheidende Rolle. Der Einfluss proinflammatorischer Zytokine auf die knochenaufbauenden Osteoblasten ist jedoch umstritten. Bisherige Studien basieren überwiegend auf mesenchymalen Stammzellen, Tiermodellen oder Zelllinien, während Untersuchungen an primären humanen Osteoblasten (OBs) seltener sind. In dieser Arbeit wird erstmals beschrieben, wie proinflammatorische Zytokine die Differenzierung, Proliferation und metabolische Aktivität dieses klinisch relevanten Zellmodells beeinflussen.
Entgegen der weit verbreiteten Annahme, dass Entzündungen eine hemmende Wirkung auf den Knochenstoffwechsel haben, kann in dieser Studie gezeigt werden, dass proinflammatorische Zytokine die Osteogenese von OBs fördern. Die durch IL-1β und TNF-α gesteigerte Mineralisation korrelierte - im Gegensatz zu der Behandlung mit IL-6, IL-8 und IFNγ - mit einer erhöhten Proliferation und einem gesteigerten Energiemetabolismus. Die durch IL-1β induzierte Glykolyse sowie die durch TNF-α verstärkte oxidative Phosphorylierung könnten mögliche Erklärungen für die stärkere Mineralisation der OBs sein. Interessanterweise unterschieden sich die OBs von Osteoporosepatienten weder in ihrer Aktivität noch in ihrer Zytokinantwort signifikant von denen der Kontrollgruppe. Dies deutet darauf hin, dass Osteoporose weniger durch intrinsische Mechanismen der Osteoblasten als vielmehr durch eine veränderte Signaltransduktion im Knochengewebe gesteuert werden könnte. Darüber hinaus zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen OBs und der Osteoblastenzelllinie hFOB 1.19, deren Mineralisation durch Zytokine stark inhibiert wurde. Trotz ihrer osteoblastenspezifischen Eigenschaften lassen diese Ergebnisse Zweifel an der Eignung diese Zelllinie als Modellsystem für Knochenstoffwechselerkrankungen aufkommen und unterstreichen zudem die hohe Relevanz von Untersuchungen an Primärzellen. Die Ergebnisse stellen das bisherige Verständnis des Einflusses proinflammatorischer Zytokine auf den Knochenstoffwechsel in Frage und verdeutlichen die komplexen Wechselwirkungen zwischen Entzündung und Knochengesundheit. Zukünftige Studien sollten die zugrundeliegenden Signalwege der Zytokin-induzierten Mineralisation identifizieren und deren langfristige Auswirkungen auf die Knochenqualität untersuchen. Darüber hinaus ist es wichtig, die Interaktion zwischen Osteoblasten und anderen Knochenzellen unter entzündlichen Bedingungen genauer zu analysieren. Diese Studie zeigt dabei die Bedeutung der Verwendung klinisch relevanter Zellmodelle, wie den primären humanen Osteoblasten. Der nachgewiesene anabole Effekt auf die Knochensynthese eröffnet neue Perspektiven für die Behandlung entzündungs- und altersbedingter Knochenerkrankungen und könnte zur Entwicklung gezielter Therapien zur Modulation der Osteoblastenaktivität beitragen.Osteoporosis is a prevalent bone disease characterized by an imbalance between bone formation and bone resorption. The resulting loss of bone mass leads to reduced bone density and an increased risk of fracture. The causes of osteoporosis are complex, but chronic inflammation plays a major role in both primary and secondary forms. However, the influence of proinflammatory cytokines on bone-forming osteoblasts is controversial. Previous studies have mainly been based on mesenchymal stem cells, animal models or cell lines, while studies on primary human osteoblasts (OBs) are limited. This study is the first to describe how proinflammatory cytokines influence the differentiation, proliferation, and metabolic activity of this clinically relevant cell model. Contrary to the common understanding that inflammation has an inhibitory effect on bone metabolism, this study demonstrates that proinflammatory cytokine promote osteogenesis in OBs. Increased mineralization induced by IL-1β and TNFα correlated with increased proliferation and energy metabolism, in contrast to treatment with IL-6, IL-8, and IFNγ. Glycolysis induced by IL-1β and oxidative phosphorylation enhanced by TNF-α may explain the increased mineralization of OBs. Interestingly, OBs from osteoporotic patients did not differ significantly from those of the control group, either in their activity or in their cytokine response. This suggests that osteoporosis may be driven less by intrinsic osteoblast mechanisms and more by altered signaling in bone tissue. In addition, there were clear differences between OBs and the osteoblast cell line hFOB 1.19, whose mineralization was strongly inhibited by cytokines. Despite their osteoblast-specific properties, these results cast doubt on the suitability of this cell line as a model system for bone metabolic diseases and emphasize the high relevance of studies on primary cells. The results in this study challenge the current understanding of the influence of proinflammatory cytokines on bone metabolism and highlight the complex interactions between inflammation and bone health. Future studies should identify the underlying pathways of cytokine-induced mineralization and investigate their long-term effects on bone quality. In addition, it is important to further analyze the interaction between osteoblasts and other bone cells under inflammatory conditions. This study also demonstrates the importance of using clinically relevant cell models such as primary human osteoblasts. The anabolic effect of the cytokines on bone synthesis opens new perspectives for the treatment of inflammatory and age-related bone diseases and may contribute to the development of targeted therapies to modulate osteoblast activity. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.07.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.07.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.07.2021 | |||||||
| Datum der Promotion: | 08.07.2025 |
