Mit Hilfe der FACS® (Fluorescence Activated Cell Sorting)-Analyse kann eine große Anzahl von Fettvorläuferzellen gemessen oder analysiert werden. © Till Budde/DIfE
DDP4-Inhibitoren hemmen das Enzym, das sonst das Peptidhormon GLP-1 im Körper abbaut. Bleibt GLP-1 länger verfügbar, verlangsamt sich zum Beispiel die Magenentleerung, so dass der Zucker nicht so schnell aus dem Darm in das Blut übertritt. Wie die Forscher des DIfE erstmals zeigen, könnten die aus der Diabetestherapie bekannten Gliptin-Präparate künftig nicht nur zuckerkranken Menschen helfen, sondern auch die Knochenheilung bei älteren, übergewichtigen Patienten verbessern.
Eine fettreiche Ernährung insbesondere in Kombination mit einem fortgeschrittenen Alter führt dazu, dass sich im Knochenmark vermehrt spezialisierte (Fett-)Vorläuferzellen ausbreiten, die letztlich zur Fettansammlung im Knochen beitragen. Diese beeinträchtigen nicht nur die Knochenheilung, sondern auch die Blutbildung im Knochenmark der langen Röhrenknochen. Zudem beobachteten die Wissenschaftler, dass im Alter generell die Knochenzellentwicklung gestört ist.
„Unsere Untersuchungen bestätigen somit die Beobachtungen früherer Studien und könnten erklären, warum Knochenbrüche im Alter schlechter heilen, besonders dann, wenn die Patienten aufgrund einer fettreichen Ernährungsweise übergewichtig sind“, sagt Erstautor Thomas H. Ambrosi. „Darüber hinaus haben wir ein erstes molekulares Bindeglied identifiziert, das die negative Wirkung der Fettzellen auf die Regenerationsfähigkeit der Knochen vermittelt. Es handelt sich um das eiweißspaltende Enzym Dipeptidyl Peptidase 4, kurz DPP4 genannt“, ergänzt Studienleiter Tim J. Schulz.
Zusammensetzung der Ernährung beeinflusst Stammzellen
Die Entdeckung, dass DPP4 neben seinem Einfluss auf den Zuckerstoffwechsel auch eine wichtige Rolle für die zelluläre Knochenzusammensetzung spielt, sei besonders in Hinblick auf Beobachtungen spannend, die Menschen mit Alterszucker einen Hang zu Knochenbrüchen attestieren, so Ambrosi. Sie weise auf einen direkten Zusammenhang zwischen Stoffwechselerkrankungen und der Anfälligkeit für Knochenbrüche hin.
„Zudem liefert sie einen ganz neuen therapeutischen Ansatzpunkt, um die Regenerationsfähigkeit der Knochen insbesondere bei alten, übergewichtigen Menschen medikamentös zu verbessern. Dabei ist es besonders günstig, dass DPP4-Inhibitoren bereits seit Jahren in der Diabetestherapie etabliert sind“, ergänzt Schulz, der am DIfE die Abteilung Fettzell-Entwicklung und Ernährung leitet. Natürlich sei es notwendig, hinsichtlich der Therapie von Knochenbrüchen noch weiter zu forschen.
Neben diesen unmittelbar medizinisch relevanten Untersuchungen zeigen die Forscher in zellbiologischen Arbeiten, dass die Zusammensetzung der Ernährung die Stammzellen des Knochens direkt beeinflusst und bestimmt, ob aus ihnen Knochen- oder Fettvorläuferzellen entstehen. In künftigen Studien wollen die Wissenschaftler daher beispielsweise untersuchen, inwiefern bestimmte Ernährungsformen und Nahrungsmittelinhaltstoffe eingesetzt werden könnten, um die Knochenheilung zu unterstützen.
Neben den DIfE-Wissenschaftlern und Kollegen des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) waren an der Studie auch Forscher des Wellcome Trust Sanger Institute und des European Bioinformatics Institute in Großbritannien, des Monell Chemical Senses Center in den USA, des Sidra Medical and Research Center in Qatar sowie der Charité – Universitätsmedizin Berlin beteiligt.
Quelle: DIfE
