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Fragestellung: Für die Aufrechterhaltung der Knochenhomöostase ist die Angiogenese von essentieller Bedeutung. Es konnte bereits demonstriert werden, dass eine verminderte Blutversorgung des Knochens mit einer Osteoporose assoziiert sein kann. Interleukin (IL)-6, IL-8 und Angiogenin (ANG) sind maßgeblich an der Modulation der Angiogenese beteiligt. In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von Angiogenese-relevanten Zytokinen in humanen Osteoblasten von Spender*innen mit oder ohne Osteoporose verglichen. Des Weiteren wurde der Einfluss der Osteoblasten und der Zytokine auf die Migrationskapazität von Endothelzellen untersucht und evaluiert, inwiefern diese Zytokine die Osteoprotegerin (OPG)-Expression in humanen Osteoblasten modulieren.

Methodik: Humane Osteoblasten aus intraoperativ bei der Implantation von Hüft-Totalendoprothesen gewonnener Spongiosa wurden nach standardisiertem Verfahren kultiviert und der Überstand abgenommen. Die Knochendichte der Spenderinnen und Spender wurde anhand einer DXA-Messung bestimmt. Eine Osteoporose wurde ab einem T-Wert von -2,5 diagnostiziert, Werte >T -2,5 wurden als keine Osteoporose definiert. Der Überstand wurde genutzt um die Migration von Endothelzellen, als auch die Expression der Angiogenese-relevanten Zytokine und OPG mit Hilfe von Enzyme-Linked Immunosorbent Assays (ELISA) zu evaluieren. Darüber hinaus wurden Osteoblasten mit IL-6, IL-8 und ANG, sowie mit spezifischen Inhibitoren Anti-IL6 (0,1 µg/ml), Anti-IL-8 (1 µg/ml), Reparixin (10-7 M) inkubiert und die OPG-Expression quantifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der Gruppe der Osteoblasten von Spender*innen mit Osteoporose zeigte sich, im Vergleich zu der Kontrollgruppe, eine im Mittelwert um 124% signifikant gesteigerte Expression von IL-6 (n=7), eine um 44,4 % signifikant verminderte Expression von IL-8 (n=8), sowie eine signifikante um 34,6 % verminderte Expression von ANG (n=8).

Wurden die Osteoblasten mit IL-6 (50 U) inkubiert, zeigte sich eine im Vergleich um 19,6 % gesteigerte OPG-Expression (n=8). Bei der Behandlung mit IL-8 (100 U) lag die OPG-Expression um 36,8 % höher gegenüber der Vergleichsgruppe (n=7). Bei ANG (0,5 µg/ml) konnte eine im Vergleich um 23% reduzierte OPG-Expression beobachtet werden (n=8).

Angiogenese-relevante Zytokine wurden in Osteoblasten von Spender*innen mit einer Osteoporose differentiell exprimiert. Darüber hinaus modulieren diese Zytokine die OPG-Expression in humanen Osteoblasten.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass IL-6, IL-8 und ANG an der Pathogenese der Osteoporose beteiligt sein könnten. Damit dienen sie als Grundlage weiterer Forschungsansätze, um die Mechanismen einer pathologisch veränderten Angiogenese im Zusammenhang einer verminderten Knochendichte weiter zu analysieren.