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Zielsetzung und Fragestellung: Knochen ist ein hervorragendes Modell für die narbenfreie Heilung, da er nach einer Verletzung seine ursprüngliche Struktur und Funktion vollständig wiederherstellen kann. Dieser komplexe, hochgradig koordinierte Prozess ist jedoch in bis zu 30% der Frakturen gestört, was zu einer verzögerten Heilung oder einer Pseudoarthrose führt. Weltweit steigt die Prävalenz metabolischer Erkrankungen wie Adipositas und Diabetes, welche mit einem zusätzlichen Risiko für eine beeinträchtigte Knochenheilung einhergehen. Eine potenzielle Ursache sind Veränderungen im Knochenmarkfettgewebe (BMAT). Während BMAT traditionell mit einer verminderten Knochengesundheit in Verbindung gebracht wurde, deuten neuere Studien auf eine differenziertere Interaktion zwischen BMAT und dem Knochenstoffwechsel hin. Veränderungen im Knochenmarkfettgewebe (BMAT) bei metabolischen Erkrankungen könnten die Knochenregeneration durch Störung osteogener und inflammatorischer Prozesse beeinträchtigen. Daher untersuchen wir in dieser Studie die Rolle von BMAT und dem sezernierten Adipokin Adiponektin, dessen Spiegel bei Übergewicht systemisch reduziert ist, im Prozess der Knochenregeneration. Insbesondere soll analysiert werden, inwiefern unterschiedliche BMAT-Subtypen die Regeneration beeinflussen und welche zugrunde liegenden Mechanismen diese Effekte vermitteln.

Material und Methoden: Weibliche C57BL/6N Mäuse erhielten für acht Wochen eine Hochfettdiät mit 60 kJ% Fettgehalt und 6% Zuckerwasser oder eine Kontrolldiät. Anschließend wurde eine Femur-Osteotomie mit einem 1 mm Spalt durchgeführt. Die Hälfte der Tiere wurde dann in der Hochfettdiät und Kontrolldiät mit AdipoRon supplementiert, die andere Hälfte war die Kontrollgruppe. Die Knochenheilung wurde mithilfe von mikro-CT und histomorphometrischen Analysen zwei und drei Wochen nach Osteotomie analysiert. BMAT wurde mithilfe von histologischen Schnitten quantifiziert und mittels lipidomics qualitativ evaluiert.

Ergebnisse: Unsere Ergebnisse zeigen, dass die BMAT-Bildung eine physiologische Reaktion auf ein femorale Fraktur ist, insbesondere in Bereichen distal vom Frakturspalt mit eingeschränkter Nährstoffversorgung. In adipösen Mäusen nahm die Anzahl der Adipozyten an der Frakturstelle signifikant zu, was mit einer beeinträchtigten Knochenregeneration korrelierte. Im Gegensatz dazu förderte die Aktivierung der Adiponektin-Signalkaskade die BMAT-Bildung und verbesserte gleichzeitig die Knochenheilung. Diese Verbesserung ging mit morphologischen und molekularen Veränderungen im BMAT einher, was auf unterschiedliche Subtypen vom BMAT hindeutet, welche durch Modulation des lokalen metabolischen und parakrinen Milieus den Heilungsprozess beeinflussen können.

Diskussion und Schlussfolgerung: Knochenmark-Fettzellen zeigen eine metabolische Plastizität und können – je nach lokalem und systemischem metabolischem Zustand – sowohl positive als auch negative Effekte auf die Knochenregeneration ausüben. Diese Ergebnisse unterstreichen die duale Rolle von BMAT für die Knochengesundheit und betonen das Potenzial als therapeutisches Ziel zur Förderung der Knochenheilung bei Patienten mit metabolischen Störungen.