Osteonekrose - Ethanol unterdrückt die osteogene Genexpression

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Die Osteonekrose (ON) führt nicht behandelt häufig zu einer lokalen Knochendestruktion. Glukokortikoid-Behandlung und Alkoholismus sind bekannte Risikofaktoren. Tierversuche gaben erste Hinweise auf die Hypertrophie von Fettzellen sowie die Entwicklung einer ON im Hüftkopf unter dem Einfluss von Glukokortikoiden. Die vorliegende Studie wollte klären, inwieweit auch Ethanol die Adipogenese sowie einen vorzeitigen Zelltod von Osteozyten mit daraus folgender ON stimuliert. Ethanol may suppress Wnt/ß-catenin signaling on human bone marrow stroma cells, CORR 2008; 466: 1047-1053

Einleitung

Der osteoinduzierende Wnt-Signalweg, an dem zahlreiche Enzym- und Genexpressionskaskaden beteiligt sind, spielt eine entscheidende Rolle in der Knochenentwicklung mit Regulierung der knöchernen Homöostase. Glukokortikoide scheinen diesen Wnt-Signalweg durch Inhibierung der ß-Catenin-Aktivität zu beeinflussen und so die Knochenbildung zu reduzieren, was bereits in früheren Studien gezeigt werden konnte. Aufgrund ähnlicher histomorphologischer Beobachtungen bei Ethanol-induzierter ON, wird ein ähnlicher Wirkmechanismus für die Entstehung der ON vermutet.

Hypothese: Ethanol habe einen hemmenden Einfluss auf die Osteogenese und einen fördernden Einfluss auf die Adipogenese über die Regulation des Wnt-Signalweges humaner Knochenmarkszellen.

Studiendesign

Es wurden die Reaktionen pluripotenter humaner Knochenmarkszellen auf Ethanol analysiert, um gehemmte Expression osteoinduzierender Gene mit folgender ON nachzuweisen. Die Osteogenese- und Adipogenese-zugehörige Genexpression sowie die zum Wnt-Signalweg gehörenden Gene wurden mittels PCR bestimmt. Die Untersuchung ist an humanen Präparaten von 13 Patienten mit Ethanol-induzierter ON und 9 Patienten ohne ON vorgenommen worden. Das zu untersuchende Material wurde während eines operativen Eingriffs gewonnen.

Abb. 1 Hüftkopf mit nekrotischen Arealen. a Sichelzeichen ("Crescent Sign"). Die Knorpeloberfläche ist noch intakt, die Knochensubstanz der Nekrosezone ist bereits zusammengebrochen. b Die Resorption des nekrotischen Knochens führt zur Ablösung des Knorpels, bis der darunter liegende Knochen frei liegt (Foto aus: Nitschke C. Die Hüftkopfnekrose beim Erwachsenen. Orthopädie und Unfallchirurgie up2date 2007; 4: 265—288)

Ergebnisse

Ethanol supprimiert die mRNA-Expression osteogener Gene, einschließlich BMP2 und Osteokalzin. Zudem wurde die mRNA-Expression von PPARy und Adipsin unter dem Einfluss von Ethanol hochreguliert. Somit unterdrückt Ethanol die osteogene Genexpression und induziert die adipogene Genexpression.

Kommentar

Die Hüftkopfnekrose führt nicht behandelt innerhalb von wenigen Jahren zur Destruktion des Hüftkopfes. Bis heute ist jedoch der Pathomechanismus der ON nicht geklärt. Die vorliegende Arbeit aus dem Gebiet der Grundlagenforschung beschreibt den Zusammenhang des Wnt/ß-Catenin-Signalweges mit dem Pathomechanismus bei Alkohol-induzierter ON. Dieser Zusammenhang konnte bereits bei Glukokortikoid-induzierter ON nachgewiesen werden.

Die Methodik dieser Arbeit ist sehr gut strukturiert und wird detailliert beschrieben. Anzumerken ist, dass für die Studie lediglich Knochenmaterial der asiatischen Bevölkerungsgruppe analysiert wurde. Weitere Studien erscheinen notwendig, um den nachgewiesenen Einfluss von Ethanol auch in anderen Bevölkerungsgruppen zu bestätigen.

Dr. Thilo Flörkemeier

Dr. Thilo Flörkemeier

Orthopädische Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover

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