Search

Die Osteoporose gehört aufgrund ihrer Häufigkeit weltweit zu den Volkskrankheiten. Durch den Anstieg der Lebenserwartung wird die Inzidenz der Osteoporose und damit der Osteoporose-bedingten Frakturen in den kommenden Jahren weiter ansteigen. Da-her zählt die Verbesserung der Prophylaxe, Diagnostik und Therapie der Osteoporose zu den medizinischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. In der vorliegenden Studie wurde erstmals der Effekt einer lokalen Applikation von Os-teoprotegerin (OPG) in den Knochenspalt bei der Frakturheilung im Modell der osteo-porotischen Ratte (Wistar-Hannover) untersucht. Die Studie diente zusätzlich als Pilot-studie zur Überprüfung der Eignung der Methodik für den nachfolgenden Hauptver-such. Eingeschlossen wurden drei Versuchsgruppen (ovarektomierte Ratten ohne OPG (OV-OPG), ovarektomierte Ratten mit OPG (OV+OPG), nicht-ovarektomierte Ratten ohne OPG (Kontrollgruppe), jeweils n = 10). Den Ratten wurde im rechten Femur ein Osteotomiespalt (1 mm) gesetzt, in den das OPG über eine Trägermatrix (Spongos-tan®) implantiert wurde. Als Osteosynthese diente ein Fixateur externe. Nach vier Wo-chen wurden die Tiere euthanasiert. Die Frakturbereiche wurden post mortem mittels peripherer quantitativer Computertomografie (pQCT), bildgebenden Verfahren (Nativ-Röntgen, Mikro-Computertomografie (µCT) und histologischer (Toluidinblau-, Masson-Goldner-Trichrom-Färbung) Verfahren analysiert. Die Anlage des Fixateur externe und die Platzierung des Spongostans® in den Osteo-tomiespalt verlief problemlos. Die mehrheitlich bei ovarektomierten Rattten auftreten-den Narkoseprobleme ließen sich am ehesten auf eine langsamere Verstoffwechselung der i. m. applizierten Narkoemedikamente bei höherem Körperfettanteil zurückführen. Ein bei 10 % der Tiere auftretender Versatz der Femurenden unterstreicht die Wichtig-keit von regelmäßigen Röntgenkontrollen der regelrechten Lage des Fixateur externe. Die hochauflösenden 3D µCT-Aufnahmen stellten das Gewebe im Frakturspalt detail-liert dar. Eine deutlichere Durchbauung des Spongostans® und eine Ausbildung von Knochenspangen kennzeichneten die bessere Knochenwundheilung in der OV+OPG-Gruppe. Die pQCT-Befunde deuten an, dass OPG bei der Osteoporose die Knochen-fläche und Knochenmasse, nicht jedoch die Knochendichte erhöht. Die histologische Analyse bestätigte die µCT-Befunde und erlaubte einen detaillierten Einblick in die Ge-schehnisse im Knochenspalt (Zellinfiltration, Angiogenese, Durchbau des Spongos-tans®, Bildung von Knochengewebe und Knochenspangen, fehlende Nekrosen). Die geringe Subgruppenbesetzung sowie der enge Versuchszeitraum von vier Wochen limitierte die Aussagekraft der Pilotstudie. Vermutlich lassen sich die Aussagen zur Wirksamkeit des OPG in der geplanten Hauptstudie durch eine Erhöhung der Ver-suchstierzahl sowie einer Verlängerung des Versuchszeitraums validieren.

Kurzfassung Hintergrund: Knochenzellen sind essentiell für die Regulation der Knochenhomöostase. Während lange Zeit das Hauptaugenmerk auf die knochenbildenden Osteoblasten und knochenresorbierenden Osteoklasten gelegt wurde, bietet das heutige Wissen über die breitgefächerte Funktionalität von Osteozyten den Grundstein für ein besseres Verständnis über den Knochenum- und aufbauprozess. Osteozyten gelten demnach schon lange nicht mehr als passive Zuschauer, sondern als aktive Akteure der Knochenhomöostase. Aufgrund ihrer enormen Präsenz und ihrer unabdingbaren Relevanz im Knochenumbau liegt das Interesse nahe, nicht nur an der zellulären Oberfläche zu kratzen, sondern eine Stufe tiefer zu gehen und die systemische Bedeutung im Knochenstoffwechsel von Osteozyten auf molekularer Ebene zu untersuchen. Denn Osteozyten exprimieren verschiedene Proteine, die mit unterschiedlichen Funktionen einhergehen und dahingehend den Funktionalitätsumfang von Osteozyten unterstreichen. Diese Studie beschäftigt sich mit der Diversität der Knocheneigenschaften zweier Mausstämme auf molekularer Ebene. Aus der Knochenforschung von Mausmodellen ist bekannt, dass sich bestimmte Eigenschaften der Knochenmikrostruktur von CH3/J-Mäusen und C57BL / 6J-Mäuse, die mittels Mikrocomputertomographie (µCT) festgestellt wurden, unterscheiden. Demnach konnten diese Daten herangezogen werden, um neben der mikrostrukturellen Diskrepanz zwischen den Mausstämmen auch molekulare Unterschiede zu identifizieren. Methodik: Es wurden die osteozytäre Proteine – Sklerostin (SOST), Dickkopf-1 (DKK-1), Periostin (POST), Fibroblast Growth Factor 23 (FGF-23) und Osteoprotegerin (OPG) analysiert. Die morphologische Beurteilung der osteozytären Proteine wurden mittels Nachweis spezifischer Antikörper (AK) erfasst und in ihrer Expression durch die Immunhistochemie (IHC) definiert. Die Auszählung der positiven Osteozyten, sowie die Bestimmung der trabekulären Eigenschaften der Mäuse erfolgten durch die Methode der Knochenhistomorphometrie mittels des OsteoMeasure-Systems. Ergebnisse: Nach über 92.000 manuell ausgezählten Osteozyten konnten tatsächlich Unterschiede in der Expression der einzelnen osteozytären Proteine zwischen den beiden Mausstämmen aufgezeigt werden. Bei DKK-1, POST und SOST waren die Differenzen sogar statistisch signifikant. C57BL / 6J-Mäuse zeigten in jeder Knochenregion und zu jedem Zeitpunkt eine höhere Expression von DKK-1 als CH3/J-Mäuse. Im Gegensatz dazu wurde POST bei CH3/J-Mäusen im Alter von 8 und 16 Wochen sowohl trabekulär als auch kortikal häufiger exprimiert als bei C57BL / 6J-Mäuse. Eine signifikant höhere Expression von SOST wurde bei C57BL / 6J-Mäusen im Alter von 8 Wochen im kortikalen Bereich im Vergleich zu CH3/J-Mäusen nachgewiesen. Neben den zellspezifischen Ergebnissen konnten ebenso trabekuläre Eigenschaften der einzelnen Mäuse angeführt und darüber hinaus Unterschiede zwischen den Mausstämmen festgestellt werden. Durch die errechneten Mittelwerte der trabekulären Parameter konnten hierzu Differenzen zwischen C3H / J-Mäuse und C57BL / 6J-Mäuse gefunden werden. Der größte Unterschied zeigte sich in der trabekulären Dicke (trabecular thickness; Tb.Th). Im Alter von 8 Wochen zeigten die C3H / J-Mäuse einen höheren Anteil der Tb.Th als C57BL / 6J-Mäuse. Dieser Unterschied minimierte sich jedoch im Alter von 16 Wochen. Weiters konnten in den Vergleichsanalysen kleine Unterschiede in Bezug auf das Verhältnis des trabekulären Knochenvolumens zum Gesamtvolumen (bone volume / totale volume; BV / TV), der trabekulären Trennung (trabecular Separation, Tb. Sp) und der trabekulären Zahl (trabecular Number; Tb.N) eruiert werden. Diese trabekulären Ergebnisse sind, trotz differenter Auswertungsmethodik mit der vorangegangenen Studie kompatibel. Conclusio: Nachdem bereits bekannt ist, dass Sklerostin eine wichtige Rolle in der Behandlung von Knochenerkrankungen, insbesondere Osteoporose, einnimmt, könnte die erhaltene Erkenntnis aus dieser Studie von großer Bedeutung sein. Die sich abzeichnende Gewichtung osteozytärer Proteine in der Knochenbildung könnte somit als Grundlage für spezifischere und in weiterer Folge effizientere Therapiestrategien bei der Behandlung von Osteoporose fungieren. Aufgrund der Ergebnisse lässt sich zusammenfassend sagen, dass osteozytäre Proteine potenzielle Osteoporose-Biomarker sein können. Abstract Background: Bone cells are essential for the regulation of bone homeostasis. With the focus being on bone-forming osteoblasts and bone-resorbing osteoclasts for a long time, today's knowledge of the wide-ranging functionality of osteocytes provides the foundation for a better understanding of the bone remodelling and building process. Osteocytes are no longer considered passive spectators but rather active actors in bone homeostasis. Due to their enormous presence and their indispensable relevance in bone-remodelling, it is interesting to not only scratch the cellular surface but also to go one -step deeper and investigate the systemic importance in the bone metabolism of osteocytes at the molecular level. This is because osteocytes express various proteins that are associated with different functions and thus underline the scope of functionality of the osteocytes. This study deals with the diversity of the bone properties of two mouse strains on a molecular level. Bone research on mouse models has shown that certain properties of the bone microstructure of CH3 / J mice and C57BL / 6J mice, which were determined by means of microcomputed tomography (µCT), differ from one another. Accordingly, this data could be used to identify not only the microstructural diversity between the mouse strains but also molecular differences. Methods: In this study the osteocyte proteins sclerostin (SOST), Dickkopf-1 (DKK-1), periostin (POST), fibroblast growth factor 23 (FGF-23) and osteoprotegerin (OPG) were analysed. Osteocytic proteins were detected by specific antibodies (AK) and their expression was defined by immunohistochemistry (IHC). The counting of the positive osteocytes and the determination of the trabecular properties of the mice were carried out using the bone histomorphometry method by using the OsteoMeasure system. Results: After more than 92,000 manually counted osteocytes, differences in the expression of the individual osteocyte proteins between the two mouse strains could actually be shown. For DKK-1, POST and SOST the differences were even statistically significant. C57BL / 6J mice showed a higher expression of DKK-1 than CH3 / J mice in every bone region and at every time. In contrast, POST was expressed more trabecularly and cortically in CH3 / J mice at the age of 8 and 16 weeks in comparison to C57BL / 6J mice. A significantly higher expression of SOST was demonstrated in C57BL / 6J mice at the age of 8 weeks in the cortical region in contrast to CH3 / J mice. In addition to the cell-specific results, trabecular properties of the individual mice could also be stated and, in addition, differences between the mouse strains could be determined. Using the calculated values of the trabecular parameters, differences between C3H / J mice and C57BL / 6J mice were found. The greatest difference was found in the trabecular thickness (Tb.Th). At the age of 8 weeks, the C3H / J mice showed a higher Tb.Th than the C57BL / 6J mice. However, this difference was minimised by the age of 16 weeks. Furthermore, the comparative analyses showed small differences in relation to the ratio of the trabecular bone volume to the total volume (BV / TV), the trabecular separation (Tb. Sp) and the trabecular number (Tb. N). Despite a different evaluation method, these trabecular results are compatible to a published study. Conclusion: Since it is common knowledge that sclerostin plays an important role in the treatment of bone diseases, in particular osteoporosis, the knowledge obtained from this study could be of great importance. The emerging weighting of osteocyte proteins in bone formation could thus serve as the basis for more specific and subsequently more efficient therapeutic strategies in the treatment of osteoporosis. Based on our results, osteocytic proteins can be considered as potential biomarkers of osteoporosis.

Fragestellung: Die Osteoporose ist einer der führenden Krankheitsbilder im hohen Lebensalter und zählt laut WHO zu einer der häufigsten Knochenerkrankungen der heutigen Gesellschaft. Ursache dafür ist auch eine verminderte Expression von Osteoprotegerin (OPG) in Osteoblasten. Da [zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2019)

Die epidemiologischen und klinischen Gemeinsamkeiten zwischen den beiden Volkskrankheiten Osteoporose und Atherosklerose deuten auf einen gemeinsamen pathophysiologischen Zusammenhang. Das erhöhte kardiovaskuläre Mortalitätsrisiko bei Patienten mit osteoporotischen Knochenbrüchen, die assoziierte Dynamik der Krankheitsverläufe von Osteoporose und Atherosklerose und gemeinsame Risikofaktoren belegen diesen Zusammenhang im klinischen Alltag. Auch Gene und Genprodukte, die bei der Knochenbildung wichtige Funktionen haben, sind in atherosklerotischen Plaques mit entsprechender Hartgewebsbildung ebenso nachweisbar wie im Knochengewebe. Eine physiologische biomechanische Beanspruchung ist wesentlich für einen ausgeglichenen Knochenstoffwechsel und spielt auch in der Gefäßwandbiologie eine wichtige Rolle. Es gibt zahlreiche Hinweise, dass das OPG-RANK-RANKL-System durch die biomechanische Beanspruchung mesenchymaler Gewebe reguliert und dadurch möglicherweise die Hartgewebsbildung im Knochengewebe und in der Gefäßwand beeinflusst wird. Die vorliegenden Beobachtungen belegen eine gemeinsame pathophysiologische Endstrecke der beiden Erkrankungen Osteoporose und Atherosklerose. Die Ursachen für die parallele Entmineralisierung des Knochengewebes bei der Osteoporose und für die atherosklerotische Gefäßwandveränderung bleiben jedoch unklar.

Eine Vielzahl von Studien zeigte bereits auf, dass der RANKL-RANK-OPG-Signalweg eine bedeutende Rolle in der Pathogenese des Prostatakarzinomes spielt. Die prognostische Wertigkeit der Serumkonzentrationen von RANKL und OPG für das Wiederauftreten eines Prostatakarzinomes nach radikaler Prostatektomie wurde allerdings bisher nicht ausreichend erforscht. Dies ist die erste Studie, welche die prognostische Wertigkeit von Serum-Proteinen des RANKL-RANK-OPG-Signalweges bei Patienten mit lokal begrenztem Prostatakarzinom untersucht. Es wurde retrospektiv ein Fünf-Jahres-Follow-Up einer Kohorte von 157 Patienten, die sich an der urologischen Universitätsklinik Tübingen einer Prostatektomie unterzogen hatten, erhoben und mit präoperativen Serum-Konzentrationen von sRANKL- und OPG verglichen. Eine erhöhte präoperative sRANKL-Konzentration und ein erhöhter präoperativer sRANKL-OPG-Quotient erwiesen sich als unabhängige Prädiktoren für das postoperativ vermehrte Auftreten eines biochemischen Rezidivs. Bei Patienten mit einer sRANKL-Serumkonzentration auf oder oberhalb des Medians war der Anteil derer, die nach fünf Jahren kein biochemisches Rezidiv erlitten 72%, und unterhalb des Medians 85% (Tab. 9; Abb. 10, p=0,02*). Bei Patienten mit einem sRANKL-OPG-Quotienten oberhalb des Medians war der Anteil derer, die in 5 Jahren kein biochemisches Rezidiv erlitten 70%, derer auf oder unterhalb des Medians 86% (Tab. 9; Abb. 12, p=0,029*). Ein sRANKL-OPG-Quotient oberhalb des Medians entspricht daher einem relativen Risiko von 2,12 bzw. einer Odds Ratio von 2,59. Eine verminderte OPG-Konzentration wies zwar auf ein erhöhtes Risiko für ein biochemisches Rezidiv hin, jedoch erwies sich dieser Trend nach statistischer Analyse als nicht signifikant. Es zeigte sich jedoch eine mit anderen Studien übereinstimmende, altersabhängige Steigerung der OPG-Serumkonzentration. Diese Daten lassen die Hypothese zu, dass ein therapeutisches Eingreifen in den RANKL-Signalweg zu einer verbesserten Krankheitsprognose für Prostatakarzinom-Patienten führen kann. Der Ursprung einer erhöhten sRANKL-Serumkonzentration bei Prostatakarzinompatienten - entweder aus Tumorzellen oder aus dem Knochenmark - bleibt weiterhin zu identifizieren.

Ziel der Studie: Im Initialstadium der Frakturheilung treten lokale Regulationsmechanismen in Kraft, die den Knochenumbau vor Ort unabhängig vom Gesamtmetabolismus des Skeletts steuern. Für den Knochenabbau ist die Reifung der Osteoklasten nötig. Diese erfolgt aus unreifen Vorstufen unter dem Einfluß des steoklastendifferenzierungsfaktors sRANKL. Die reifen Osteoklasten produzieren Cathepsin K, die Gegenregulation erfolgt über eine lokale Osteoprotegerin- (OPG-) Ausschüttung. Festgestellt werden soll, ob die Serumkonzentrationen dieser drei Substanzen in einer Weise ansteigen, die einen darauf aufbauenden Labortest zum Nachweis einer rezenten Fraktur erlaubt. Material und Methode: Eingeschlossen wurden 19 Patienten mit nachgewiesenen Wirbelkörperfrakturen sowie sechs Probanden nach Wirbelsäulenoperationen. Die Serumkonzentrationen obengenannter Parameter wurden ermittelt und die Werte mit publizierten Daten einer gesunden Normalgruppe verglichen. Ergebnis: Nur für OPG ist eine marginale Konzentrationsänderung zu diskutieren. Die Überschneidung zwischen Normalkollektiv und Patientengruppe ist allerdings so groß, daß ein alleiniger praxisrelevanter Frakturbluttest nicht darauf aufgebaut werden kann.

Fragestellung: Das Multiorganversagen (MODS) stellt mit einer unverändert hohen Mortalitätsrate weiterhin eine der schwerwiegendsten Komplikationen beim Schwerverletzten im posttraumatischen Verlauf dar. Folglich ist eine frühzeitige Detektion von Patienten mit einem erhöhten Risiko[zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2015)

A finely balanced relationship between bone resorption and bone formation is characteristic for a healthy bone metabolism. Osteoblasts are responsible for bone formation and osteoclasts for bone resorption. In general inflammatory and in particular chronic inflammatory processes influence osteoblast and osteoclast function directly or via indirect mechanisms. Bone metabolism can be influenced by the interaction of cytokines, hormones and growth factors with bone cells. A central factor involved in bone metabolism is the receptor activator of nuclear factor-κB (RANK)/RANK ligand (RANKL)/osteoprotegerin (OPG) system, which is influenced by different inflammatory processes. Usually, (chronic) inflammation results in increased bone loss. The molecular mechanisms and pathophysiological pathways of bone metabolism under the influence of inflammation are summarized in this review.

Synovialgewebe von Patienten mit Rheumatoider Arthritis (RA) wurde 24 vs 48h mit Alendronat (Al) (Amino-Bisphosphonat (BP)), und Clodronat (Cl) (Non-Amino-BP) inkubiert, die Genexpression mit real-time RT-PCR, die Proteinfreisetzung mit ELISA (Enzyme-linked-immuno-sorbent-assay) gemessen. Die Induktion von TNF\(\alpha\) und IL-1\(\beta\) nach 24h kann als proinflammatorischer Effekt gesehen werden, tendenziell in der Proteinfreisetzung unter Al erhalten. Die Inkubation nach 48h weist auf einen antiinflammatorischen Effekt, für Cl in der Proteinfreisetzung reflektiert. Die Diskrepanz zwischen Genexpression und Proteinfreisetzung deutet auf eine posttranskriptionelle Modifikation. Die Induktion von OPG (Osteoprotegerin) konnte die von OPGL (OPG-Ligand) kompensieren. Die erniedrigte OPG-Freisetzung nach 24h kann auf einen posttranskriptionellen Effekt deuten, wobei die Ergebnisse nach 48h die Genexpression reflektieren. Keine eindeutigen Unterschiede zwischen Al und Cl.

Knochenersatzmaterialien (KEMien) finden Verwendung, um das Problem der limitierten Knochenverfügbarkeit zu umgehen und Donormorbiditäten in der Entnahmeregion zu reduzieren. Biologisch degradierbare Matrizes können Haut- und Mukosatransplantate ersetzen. Hierfür sind Vaskularisation, der zelluläre Einstrom und die osteogene Differenzierung von Matrixstrukturen, die durch gesteuerte Geweberegeneration erzeugt werden, entscheidende Faktoren. Dies rechtfertigt Forschungen zur Verbesserung der zellulären Umgebung von critical size-Defekten. Diese Studie zielte auf die Untersuchung der Einsetzbarkeit einer neuen Polyethylenglycol(PEG)-Hydrogelmembran als temporäre Matrix und Abdeckung während einer gesteuerten ossären Regeneration von critical size-Defekten der Schweinekalotte ab, die mit einem biphasischen KEM aus Hydroxylapatit (HA) und Trikalziumphosphat (TCP) gefüllt wurden. Es wurde untersucht, ob die PEG-Membran als Träger von BMP-2 transfizierten Osteoblasten in der Lage ist, die osteogene Stimulation kontrolliert an den Defekt abzugeben. Im Vordergrund dieses Dissertationsprojektes stand die Untersuchung des Einflusses dieser PEG-Membran auf die Wnt-vermittelte, osteogene Rekrutierung und Maturation mesenchymaler Osteoblast- und Osteoklastprogenitoren und die Evaluation der ossären Differenzierungs- und Proliferationsmarker OPG, RANKL, GSK-3β und deren Antagonist DKK1. Zusätzlich sollte die immunhistochemische Färbung von DKK1 und dessen Nachweis am Tiermodell des Schweins und die immunhistochemische Färbung von RANKL am Schwein etabliert werden. Bone substitute materials are used to overcome the problem of limited bone availability and to reduce donor site morbidity. Biologically degradable matrices can replace dermal and mucosal transplants. Vascularization, cellular influx and osteogenic differentiation of matrix structures, generated by guided tissue regeneration have been shown to be crucial. Therefore clinical and experimental approaches improving the cellular microenvironment of critical size defect regeneration are justified. The aim of this study was to evaluate the feasibility of a new PEG hydrogel membrane as a temporary matrix and wound covering during guided osseous regeneration of critical size defects in domestic pigs. The calvarial defects were filled with a biphasic bone substitute material consisting of HA and TCP. It has been addressed if the PEG membrane formulation is capable to serve as a carrier for bone differentiation factors like BMP-2 and thus controlling the release of osteogenic stimulation in the defect. The main task of this dissertation was the examination of the influx of this PEG membrane on the Wnt mediated osteogenic recruitment and maturation of mesenchymal osteoblast and osteoclast progenitors and the evaluation of the differentiation and proliferation markers OPG, RANKL, GSK-3β and their antagonist DKK1. Additionally the immunhistochemical stain of DKK1 should be established and the objective evidence of DKK1 expression should be shown in the pig model. The immunhistochemical stain of RANKL should be established for the pig model.

Beim physiologischen Knochenstoffwechsel spielt das OPG/RANKL - System eine zentrale Rolle für das Vorliegen von Knochenauf - und abbau. RANKL fördert die Knochenresorption durch Steigerung der Anzahl und Aktivität funktionsfähiger Osteoklasten über Aktivierung seines osteoklastären Rezeptors RANK. Dieser Prozess wird durch seinen löslichen Antagonisten OPG inhibiert. Das Ziel der vorliegenden Studie war der Nachweis von OPG und RANKL in der Sulkusflüssigkeit und im Speichel bei Patienten mit dentalen Implantaten. 8 behandelte GCP Patienten mit Implantaten und 7 parodontal gesunde Probanden ohne Implantate waren an der Studie beteiligt. Neben den klinischen Parametern (ST, BNS, GI, GR) wurden Proben der Sulkusflüssigkeit und des Speichel entnommen. Die Untersuchung auf OPG und RANKL erfolgte mittels der ELISA-Technik. In der Sulkusflüssigkeit bei den GCP Patienten wurde OPG an den Implantaten in 30% (92,05pmol/l+/-131,84pmol/l) und an den Zähnen in 27% (195,65pmol/l+/-284,83pmol/l) der Proben nachgewiesen. In der Kontrollgruppe war OPG in 22% (80,66pmol/l+/-120,33pmol/l) der Proben nachweisbar. RANKL lag bei den GCP Patienten an 23% der Implantate (50,99pmol/l+/-82,55pmol/l) und 28% der Zähne (24,94pmol/l+/-39,18pmol/l) vor. In der Kontrollgruppe konnte RANKL in 8% (2,78+/-3,51pmol/l) der Proben gemessen werden. Im Speichel der GCP Patienten konnte OPG (0,38pmol/l+/-0,41pmol/l) in allen und bei den Kontrollen (0,53pmol/l+/-0,94pmol/l) in 6 von 7 Proben gemessen werden. RANKL (0,141+/-0,096pmol/l) wurde bei den GCP Patienten in 7 von 8 Proben und bei den Kontrollen (0,344+/-0,482pmol/l) in 4 von 7 Proben nachgewiesen. Weder im Speichel noch in der Sulkusflüssigkeit lagen Korrelationen zwischen OPG, RANKL und den klinischen Parametern vor. Abschließend bleibt festzustellen, dass in der Sulkusflüssigkeit in 20-30% der Proben OPG und RANKL nachweisbar war. Die RANKL Konzentration an den Implantaten der GCP Patienten war deutlich erhöht, jedoch statistisch nicht signifikant. In nahezu allen Speichelproben konnte OPG und RANKL in geringen Konzentrationen gemessen werden. Der Nachweis von OPG und RANKL in der Sulkusflüssigkeit und im Speichel ist ein vielversprechendes diagnostisches Nachweisverfahren für den Knochenstoffwechsel an Zähnen und Implantaten. Insbesondere sollte die Rolle des OPG und RANKL- Systems in der Etablierung und Aufrechterhaltung einer Osseointegration von Implantaten und der Entstehung von periimplantären entzündlichen Erkrankungen näher untersucht werden., The OPG/RANKL system is critical for physiological bone remodeling as RANKL, its cellular receptor RANK and its decoy receptor OPG crucially regulating osteoclastogenesis. Thus, the ratio of RANKL to OPG determines the rate of bone remodeling. The aim of this study was to determine osteoprotegerin (OPG) and receptor activator of NFκB ligand (RANKL) in crevicular fluid and saliva of periodontal healthy subjects and patients with treated generalized chronic periodontitis (GCP) and peri-implant healthy implants. Samples of crevicular fluids and saliva as well as clinical parameters were collected from 8 GCP patients with implants and 7 periodontal healthy subjects without implants. RANKL and OPG levels were measured using ELISAs. In GCP patients, OPG was detectable in 30% of the crevicular fluid around implants and in 27% around teeth. In controls, OPG was found in 22% of crevicular fluid. RANKL levels were determined in 23% of crevicular fluid around implants and in 28% around teeth, whereas it was found in 8% of controls. OPG and RANKL were detectable in nearly all saliva samples. In both groups, OPG and RANKL were not correlated with each other in the crevicular fluid or saliva samples. There was no correlation with clinical parameters. OPG and RANKL were detectable in 20-30% of the crevicular fluid samples. In GCP patients the RANKL levels around implants and the OPG levels around teeth were increased. As a conclusion, the detection of OPG and RANKL in crevicular fluid and saliva may provide a promising diagnostic indicator of bone remodeling for teeth and dental implants. The role of the OPG/RANKL system should be investigated in more detail with respect to the establishment and maintenance of osseointegration of implants and in the development of inflammatory peri-implant diseases. Nearly all saliva samples contained measureable amounts of OPG and RANKL.

6. Zusammenfassung Obwohl es in der Behandlung des Mammakarzinoms deutliche Fortschritte gibt, bleiben die Therapieoptionen für Hormonrezeptor-negative und ossär metastasierte Tumoren begrenzt. Die Entdeckung des RANKL/RANK/OPG-Systems im Jahre 1997 hat das Verständnis über die komplexe Regulation des Knochenstoffwechsels grundlegend beeinflusst. Das Zytokin RANKL, sein Rezeptor RANK und der Rezeptorantagonist OPG sind essenzielle Regulatoren der Osteoklastenbiologie. Zunehmend wird auch die Bedeutung von OPG und RANKL in der Tumorbiologie akzeptiert. So konnte gezeigt werden, dass RANKL die Migration von Brust- und Prostatakarzinomzellen in vitro und in vivo fördert. TRAIL ist ein Mitglied der TNF-Familie, das in malignen Zellen Apoptose induziert. Als Rezeptorantagonist für sowohl RANKL als auch TRAIL, besitzt OPG prinzipiell die Fähigkeit, zwei fundamentale Prozesse der Tumorbiologie zu beeinflussen, die Apoptose und die ossäre Migration. Östrogene regulieren vielfältige Zytokine und Wachstumsfaktoren in Östrogen-Rezeptor (ER)-positiven Brustkrebszellen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Regulation des RANKL/OPG-Systems durch Östrogene und Androgene in der ER-positiven MCF-7- und der ER-negativen MDA-MB-231-Brustkrebszelllinie untersucht. In den hauptsächlich ER-α-exprimierenden MCF-7-Zellen führte die Exposition mit 17β-Estradiol und Testosteron zu einer dosisabhängigen Hemmung der OPG-mRNA-Expression und -Proteinsekretion um 70 bzw. 65%. Ferner konnte die Expression von RANKL in beiden Zelllinien nachgewiesen werden. Während IL-1β in beiden Zelllinien zu einer Induktion von RANKL führte, unterdrückte 17β-Estradiol die RANKL-Spiegel der MCF-7-Zellen, nicht aber der MDA-MB-231-Zellen. Die Suppression der OPG-Produktion durch 17β-Estradiol und Testosteron konnte durch die Gabe des Anti-Östrogens ICI 182,780 verhindert werden. Zudem konnte der Testosteron-Effekt durch einen Aromataseinhibitor blockiert werden, was darauf hinweist, dass Androgene die OPG-Spiegel in Brustkrebszellen indirekt nach einer Aromatisierung und Bindung an den ER beeinflussen können. Im zweiten Teil wurde die Expression und Modulation von OPG und TRAIL durch IL-1β und Dexamethason in den MCF-7- und den MDA-MB-231-Zellen untersucht. In beiden Zelllinien, wurden die OPG-mRNA-Spiegel und -Proteinsekretion zeit- und dosisabhänig durch IL-1β gesteigert und durch Dexamethason gehemmt. Im Gegensatz zu den MCF-7-Zellen exprimierten die MDA-MB-231-Zellen TRAIL, welches durch IL-1β gesteigert und durch Dexamethason unterdrückt wurde. TRAIL aktivierte die pro-apoptotischen Caspase-3,-7 und PARP und führte zum Zellverlust in den MDA-MB-231-Zellen, hatte jedoch keinen Einfluss auf die MCF-7-Zellen. Der OPG-Knock down mittels siRNA führte zu einer um 31% gesteigerten Apoptoserate im Vergleich zu mit Kontroll-siRNA behandelten MDA-MB-231-Zellen. Zudem schützte das ins konditionierte Medium sezernierte OPG die Zellen vor der TRAIL-vermittelten Apoptose. Dieser protektiven Effekte konnten durch die Blockade von OPG mit seinem spezifischem Liganden RANKL aufgehoben werden. Die Assoziation zwischen Zellschutz und OPG-Produktion in den MDA-MB-231-Zellen wurde ferner durch die Beobachtung unterstützt, dass die Modulation der OPG-Sekretion mittels IL-1β und Dexamethason vor einer TRAIL-Exposition zu einer Senkung bzw. Steigerung der Apoptose führte. Bisphosphonate sind etablierte Medikamente zur Behandlung von Knochenmetastasen, welche die Osteoklastenaktivität hemmen und so den Circulus vitiosus aus Osteoklast-Tumorzell-Interaktion unterbrechen. Im dritten Teil dieser Arbeit wurden die direkten Effekte von Zoledronsäure auf die MDA-MB-231- und MCF-7-Zellen evaluiert. Während Zoledronsäure (100 µM) die Zellproliferation der MDA-MB-231-Zellen nach 72 h hemmte und die Apoptose über eine Aktivierung von Caspase-3 und -7 induzierte, zeigten sich nur geringe Effekte in den MCF-7-Zellen. Des Weiteren steigerte Zoledronsäure die Expression von TRAIL in den MDA-MB-231-Zellen, hatte jedoch keinen Einfluss auf die Expression seines Rezeptorantagonisten OPG. In den MCF-7-Zellen wurden beide Zytokine durch die Gegenwart von Zoledronsäure gehemmt. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit zwei potentielle Ergänzungen zur Therapie des Mammakarzinoms erforscht. Zum einen wurde der direkte pro-apoptotische Effekt von Zoledronsäure auf ER-negative Brustkrebszellen nachgewiesen und weiter geklärt. Zum anderen wurde die vielfältige Regulation des OPG/TRAIL/RANKL-Systems durch karzinomrelevante Substanzen untersucht. Die Bedeutung der endogenen OPG-Sekretion als Überlebensfaktor für TRAIL-sensitive Mammakarzinomzellen wurde dargestellt sowie die Möglichkeit diese Fähigkeit therapeutisch durch eine gezielte pharmakologische Hemmung der OPG-Sekretion zu nutzen., Summary Despite advances in the therapy of breast cancer, treatment options for women suffering from hormone receptor-negative breast cancer or bone metastases remain limited. The discovery of the RANKL/RANK/OPG system in 1997 has fundamentally influenced our knowledge about the complex regulation of bone metabolism. The cytokine RANKL, its receptor RANK and the decoy receptor OPG are essential regulators of osteoclast biology. OPG is also thought to play a role in tumor biology. It was shown that RANKL enhances the migration of breast and prostate cancer cells in vitro and in vivo. TRAIL is a member of the TNF ligand family that selectively induces apoptosis in malignant cells. As a decoy receptor for both RANKL and TRAIL, OPG has the unique ability to regulate two fundamental aspects of tumor biology, apoptosis and migration. Estrogen regulates various cytokines and growth factors in estrogen receptor (ER)-positive human breast cancer. In the first part of this study, the regulation of the RANKL/OPG system by estrogens and androgens in the ER-positive breast cancer cell line MCF-7 and the ER-negative breast cancer cell line MDA-MB-231 were analyzed. In MCF-7 cells, which predominantly express ER- , 17β-estradiol and testosterone dose-dependently decreased OPG mRNA levels and protein secretion by 70 and 65%, respectively. Furthermore, both cell lines expressed RANKL. While IL-1β induced RANKL expression in both cell lines, 17β-estradiol decreased RANKL expression only in MCF-7 cells. The inhibition of OPG production by 17β-estradiol and testosterone was specifically prevented by the pure anti-estrogen ICI 182,780, and the testosterone effect was prevented by an aromatase inhibitor. This indicates that androgens indirectly influence OPG expression in breast cancer cells after aromatization and binding of the ER. In the second part of this study the expression and modulation of OPG and TRAIL by IL-1β and dexamethasone were analyzed in MCF-7 and MDA-MB-231 cells. In both cells, OPG mRNA levels and protein secretion were dose- and time-dependently enhanced by IL-1β and suppressed by dexamethasone. In contrast to MCF-7 cells, MDA-MB-231 abundantly expressed TRAIL mRNA, which was enhanced by IL-1β and inhibited by dexamethasone. TRAIL activated pro-apoptotic caspase-3, -7, and poly-ADP-ribose polymerase and decreased cell numbers of MDA-MB-231, but had no effect on MCF-7 cells. Gene silencing using siRNA directed against OPG resulted in a 31% higher apoptotic rate compared to non-target siRNA-treated MDA-MB-231 cells. Furthermore, TRAIL induced significantly less apoptosis in cells cultured in conditioned media (containing OPG) compared to cells exposed to TRAIL in fresh medium lacking OPG and these protective effects were reversed by blocking OPG with its specific ligand RANKL. The association between cancer cell survival and OPG production by MDA-MB-231 cells was further supported by the finding that modulation of OPG secretion using IL-1β or dexamethasone prior to TRAIL exposure resulted in decreased and increased rate of apoptosis, respectively. Bisphosphonates are established drugs in the treatment of bone metastasis that inhibit osteoclast activity and interrupt the vicious cycle of osteoclast-tumor cell interactions. In the third part of this study the direct effects of zoledronic acid on MDA-MB-231 and MCF-7 breast cancer cells were evaluated. While zoledronic acid (100 µM) inhibited MDA-MB-231 cell proliferation after 72 h, and induced apoptosis via activation of caspase-3 and -7, it had only minor effects in MCF-7 cells. In addition, zoledronic acid induced the expression of TRAIL in MDA-MB-231 cells, but had no effect on the expression of its decoy receptor OPG. In MCF-7 cells, both cytokines were suppressed by zoledronic acid. In summary, this study investigated two potential concepts to target breast cancer. First, the direct apoptotic effects of zoledronic acid and its underlying mechanisms on the ER negative MDA-MB-231 cells were demonstrated. Second, the regulation of the OPG/TRAIL/RANKL system by multiple disease relevant substances was analyzed. The role of endogenously secreted OPG as a survival factor for TRAIL sensitive breast cancer cells was demonstrated as well as the possibility to therapeutically target this ability by pharmacologically suppressing the OPG secretion.

Abstract 3780 Background: Gaucher Disease (GD) is an autosomal recessive hereditary disorder of glycosphingolipid metabolism, characterized by accumulation of glucosylceramide in cells of the reticulo-endothelial system, due to the deficient activity of the lysosomal enzyme glucocerebrosidase. Bone manifestations are frequent in GD; nevertheless the pathophysiology of skeletal involvement is still not well understood. Aim: to investigate the role of the bone turnover biochemical markers in GD. In particular we evaluated markers involved in bone formation: Osteoprotegerin (OPG), carboxyterminal propeptide of type I procollagen (PICP), osteocalcin (OST) and in bone resorption: receptor activator of nuclear factor (NF)-kb ligand (RANKL), tartrate resistant acid phosphatase (TRAP5b). Methods: Bone turnover biochemical markers were evaluated on sera obtained from 5 GD patients and 5 healthy subjects matched for age and sex, by Elisa commercial available kits according to the manufacturers‘ instructions. Results: In GD patients we observed an increase of RANKL and a significant reduction of OPG, with a consequent significantly lower OPG/RANKL ratio. Despite of higher levels of TRAP5b and lowest levels of PICP in GD compared to healthy subjects the differences did not achieve statistical significance, likely due to the small number of subjects involved in the study. No differences we observed in serum levels of OST compared with controls. Data (means ± DS) are reported in Table 1. Conclusions: Our data confirm the presence of unbalanced bone turnover in GD patients, characterized by an altered modulation of the OPG/RANKL system (due mainly to reduced expression of OPG, besides increased production of RANKL), an increased resorption phase (TRAP5b) and a decreased neoformation phase (PICP), all of them contributing to skeletal alterations characteristics of these patients. Disclosures: No relevant conflicts of interest to declare.

The (neo)-intimal calcifications of atherosclerotic lesions in the vascular wall are associated with an enhanced risk of cardiovascular events. Osteoprotegrin (OPG) may represent a crucial link between the skeleton and the vascular system in vascular calcification. The aim of this research project was to study how TH2-cytokines IL-4 and IL-13 modulate the expression of OPG in endothelial cells, and whether endothelial OPG can control differentiation and activation of osteoclasts. IL-4 and IL-13 stimulate OPG production in human endothelial cells via STAT6 activation. Endothelial cell-derived OPG specifically inhibits osteoclast activity. Collectively, these data highlight the importance of OPG as an essential common mediator of vascular and bone biology., Die (neo)-intimale Gefäßkalzifizierung atherosklerotischer Läsionen ist mit einem deutlich erhöhten Risiko kardiovaskulärer Ereignisse assoziiert Der Kalzifizierung des Gefäßsystems liegt ein Mineralisierungsprozess zugrunde, der große Ähnlichkeiten mit dem Knochenstoffwechsel aufweist. Osteoprotegerin (OPG) gilt als zentrales Bindeglied zwischen dem Knochen- und dem Gefäßsystem im Rahmen der vaskulären Kalzifizierung. In dieser Arbeit wurde die Frage untersucht, ob die TH2-Zytokine IL-4 und IL-13 die Expression von OPG in humanen Endothelzellen modulieren, über welche Signalwege diese Regulation abläuft und ob endotheliales OPG imstande ist, die Funktion von Osteoklasten zu kontrollieren. IL-4 und IL-13 stimulieren über eine STAT6-Aktivierung die OPG-Produktion humaner Endothelzellen. OPG aus Endothelzellen stellt einen spezifischen Hemmmechanismus der Osteoklastenaktivität dar. Die Daten dieser Arbeit belegen die Bedeutung von OPG als Bindeglied zwischen Gefäßbiologie und Knochenstoffwechsel.

Introduction: Multipotent mesenchymal stromal cells (MSC) are of high potency to renew distinct tissues. In combination with appropriate biomaterial carriers (such as porous β-tricalcium phosphates) these cells may be used for the therapy of large bone defects. First clinical experience has demonstrated optimal handling in combination with autologous fibrin as cell/biomaterial carrier matrix. It was the purpose of this in vitro study to analyze the effect of a fibrin matrix on the proliferation and osteogenic differentiation of mesenchymal stromal cells. Materials and Methods: Bonemarrow derived human mesenchymal stromal cells (hMSC, Cambrex Bio Science, 3rd–6th passage) were cultured in 6-well plates using RPMI1640 cell culture medium supplemented with 10 % FCS and 4 mM glutamine. Blood plasma was obtained by centrifugation of citrate-anticoagulated peripheral blood from volunteers. 5 ml plasma and 5ml RPMI1640 cell culture medium (or 5 ml supplemented RPMI1640 containing peripheral mononuclear leukocytes-PBMC obtained by Ficoll separation, 1 × 10E6/ml) were mixed and the coagulation was started by the addition of a 10 % calcium chloride solution and then left for 15 min at room temperature. The obtained fibrin clot or fibrin/leukocytes clot were laid upon subconfluent hMSC and were further cultured (1–3 weeks). Migration of cells was analyzed by fluorescence microscopy (calcein staining). Cell proliferation and alkaline phosphatase activity were measured fluorophotometrically (alamarBlue, AttoPhos). Osteogenic differentiation was determined by mineralization (Alizarin red) and by the release of osteocalcin, osteoprotegerin, and C-terminal peptide (CICP) of collagen type I (ELISA, Metra Biosystems). Results: Mesenchymal stromal cells migrated actively into the overlying fibrin clots. The proliferation of hMSC was significantly increased in the presence of fibrin clots. In the presence of leukocytes-containing clots hMSC proliferation was decreased after three weeks culture. The activity of alkaline phosphatase and the release of osteocalcin were significantly increased showing maximal values in the presence of leukocytes-containing clots. Alizarin-positive cells were only detected in the presence of leukocytes-containing clots. Differences in the release of osteoprotegerin or CICP were not detected. Conclusions: An autologous fibrin matrix is clinically suitable to apply cells locally. Due to the three-dimensional structure additional MSC are able to migrate into the matrix. Cell proliferation of hMSC is promoted by the fibrin clot. The osteogenic differentiation of hMSC is increased by the addition of leukocytes to the fibrin matrix.

Patients on hemodialysis exhibit a drastically increased cardiovascular mortality. Inflammation, hyperphosphatemia and lack of calcification inhibitors are uremia-associated risk factors for vascular calcification. Functional and morphological vascular parameters are used to assess cardiovascular risk. The aim of our study was to analyse the relation between pulse wave velocity (PWV) and intima-media-thickness (IMT) with calcification inhibitors.A cohort of 97 hemodialysis patients was consecutively selected and investigated (age 56 +/- 9 years). Carotid-femoral PWV, carotid IMT, left ventricular ejection fraction and septum thickness were determined. These parameters were correlated with serum levels of CRP and calcification inhibitors (fetuin-A and osteoprotegerin [OPG]).Both PWV and IMT showed a positive correlation with age and systolic blood pressure and a negative correlation with Kt/V (dialysis efficiency). Additionally, fetuin-A was negatively associated with CRP and positively with cholesterol and triglycerides. Serum levels of the calcification inhibitors fetuin-A and OPG were not correlated to PWV or IMT.The lack of correlation of calcification inhibitors with PWV and IMT means that functional and morphological measurements of vascular properties can not necessarily be replaced by analysing "biomarkers".

The skeletal system is the most frequent metastatic site of hematogenous spread of urologic carcinomas. Osseus metastases are classified as osteoneutral, osteolytic, osteoblastic and combinations thereof. Osteolytic metastases lead to bone resorption by activating osteoclasts, while osteoblastic metastases stimulate osteoblasts by paracrine mechanisms. The local osteoblastic effect is associated with secondary systemic bone resorption. The use of bisphosphonates is now an established supportive therapy and newer treatment strategies including targeted intervention in the pathophysiology of bone metastases and radioimmunotherapy are being applied or will be coming soon.

The purpose of this study was to evaluate the influence of different surface topographies on the expression of bone cell-associated proteins, such as osteoprotegerin (OPG), osteocalcin and alkaline phosphatase (AP), and the production of the extracellular matrix (ECM) in vitro. Another aspect was the question as to whether a hydroxyapatite (HA) coating offers additional advantages. Vacuum plasma-sprayed (VPS) pure titanium was used to generate different surface topographies.The in vitro response of human bone marrow cells to VPS implants (porosity ranging from 25 to 50%, pore size ranging from 50 to 200 microm and roughness ranging from 0.191 to 0.547 mm) and cancellous structured titanium (cs-Ti) as a reference material (55% porosity, pore size of 500 microm, roughness 0.836 mm) were compared. The expression of bone cell-associated proteins, such as OPG, osteocalcin and alkaline phosphatase (AP), was evaluated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to judge the production of ECM.All implant materials induced the release of OPG, osteocalcin and AP. Significant differences were evident between the cs-Ti and the different VPS-Ti surface structures. There was no difference in the response between the VPS-Ti surfaces. SEM showed a dense and increased production of ECM on the VPS-Ti surfaces. An additional HA coating caused a faster production of ECM and higher levels of OPG.The in vitro data presented here demonstrate the superiority of VPS-Ti surfaces over cs-Ti, which is already in clinical use. Differences between the VPS-Ti surfaces were not evident. Presumably, VPS-Ti surfaces offer good prerequisites for a successful integration of the implant in the surrounding tissue. An additional HA coating could influence these events positively.

Biomarkers as biochemical substances of collagen metabolism are produced during bone turnover and can be determined as parameters of bone metabolism not only in serum, but also in urine. These growth and decomposition products of the bone are already used to determine bone metabolism in osteoporosis and to prove efficacy of antiresorptive therapy. Metastases of the bone likewise show a higher rate of bone turnover. Nowadays detection of neoplastic bone lesions and progression of their spread are performed with x-rays, radionucleoide bone imaging and magnetic resonance imaging. In the future, biomarkers might improve early detection of bone lesions and follow-up of skeletal metastases. At present, the clinical use is documented insufficiently. In the foreseeable future the determination of the bone turnover markers and additional serum parameters of bone metabolism such as OPG, RANKL might be available for early diagnosis and follow-up in patients with bone metastatic diseases.

The cells of the malignant clone of plasmacell myeloma have cytogenetic aberrations in a substantial number of cases. Many of these abnormal karyotypes are predictive for an unfavorable outcome. Gene mutations and abnormal gene expression, particularly of oncogenes and tumor suppressor genes, are often observed in myeloma cells. The cross talk between the myeloma cells and the bone marrow microenvironment plays an important role for growth and survival of the tumor cells. As a consequence of this cell-to-cell-interaction, several cytokines are secreted. The intracellular signaling, evoked by these cytokines, leads to continuous growth and proliferation and inhibition of apoptosis. Since these molecular pathways have been defined, many new targets for therapeutical interventions become obvious. Some molecules, directed against cytokines, are under early clinical investigation. Medicaments intervening in the cross talk between the myeloma cell and the bone marrow stroma as Thalidomide, Lenalidomide or Bortezomib are already available. Many of the myeloma patients suffer from bone disease. Some new drugs inhibiting the differentiation and activation of osteoclasts are evaluated in clinical trials. These molecules will be an important contribution against the painful bone disease of plasmacell myeloma.

Improvement of the bony incorporation of a soft-tissue graft after ACL reconstruction by local administration of Osteoprotegerin between the bone and tendon graft.Fifteen New Zealand White rabbits underwent unilateral anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction using an autologous semitendinosis tendon graft. We compared the effect of three OPG doses (5 microg, 50 microg, or 100 microg) at the tendon-bone interface to the controls (OPG carrier) and ACL reconstruction only. Specimens were analyzed at 3 weeks using radiology, histology and histomorphometry to investigate the effect of OPG on the bony incorporation of the tendon graft.Animals treated with OPG 100 microg had a significant (p = 0.007) increase in newly-formed bone around the graft compared to the control group (0.16 +/- 0.01 mm(2); 0.06 +/- 0.02 mm(2)). No significant differences were found between the controls and the other groups (tendon graft only, OPG 5 microg, and 50 microg) (p0.05). Bone mineral density, measured in image-pixel brightness (IPB; reference range: 0-255), along the edge of the bone tunnel was greater in the OPG 100 microg group (169.5 +/- 5.9 IPB) compared to the control group (150.3 +/- 4.3 IPB) but this was not statistically significant (p = 0.083). There was a significant decrease in the number of osteoclasts per high-power microscopic fields (HPF) lining the bone tunnel in the OPG 100 microg group compared to the control group (4.4 +/- 2.5 cells/HPF; 6.4 +/- 1.8 cells/HPF) (p = 0.022). No significant differences were found between the control group and the other groups in osteoclast numbers (p0.05).Since tendon-bone healing requires new bone formation and bone ingrowth around a tendon graft, OPG may improve biologic graft fixation. A potential implication could be earlier return to function or better conditions in revision surgery.

Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2006 Die häufigste Langzeitkomplikation in der Endoprothetik ist die aseptische Prothesenlockerung. Ursache dieser Prothesenlockerung sind Abriebpartikel, die zur Aktivierung einer osteolytischen Kaskade führen. An dieser Kaskade ist unter anderem ein Ungleichgewicht zwischen Osteoprotegerin (OPG), Rezeptor-activator of Nuclear Transcription Factor-κB (RANK) und RANK-Ligand (RANKL) beteiligt. Diese Erkenntnis eröffnete die Möglichkeit mit synthetisch hergestelltem OPG, das knochenprotektiv wirkt, in den Mechanismus der Osteolyse einzugreifen. Für das über den Mevalonatstoffwechsel wirkende Simvastatin waren bereits positive Effekte auf die Osteoporose bei postmenopausalen Frauen nachgewiesen worden. Die Intervention bei der Partikel-induzierten Osteolyse im Maus-Modell war bisher noch nicht Gegenstand einer Untersuchung. Material und Methoden Die Osteolyse wurde im Mauskalvaria-Modell mit Polyethylenpartikeln induziert. Es wurden 5 Gruppen mit jeweils 7 Mäusen des Stammes C57 black/ J6 verwendet. Das Ausmaß der Knochenresorption wurde anhand der Mittelliniensuturfläche in Goldner-gefärbten Frontalschnitten gemessen. Als weitere Methode wurden Osteoklasten an TRAP (Tartrat-resistente-saure-Phosphatase) gefärbten Schnitten ausgezählt. Für die statistische Analyse wurden der one-way ANOVA und der Student-t-Test verwendet. Ergebnisse Die Mittelliniensuturfläche bei den Mäusen ohne Partikelimplantation (Gruppe I) war im Mittel 0,094 ± 0,02mm2 groß, in Gruppe II 0,25 ± 0,065mm2 (p=0,018). Die Mittelliniensuturfläche in Gruppe III, die sofort nach der Operation OPG erhalten hatte, betrug 0,093 ± 0,034 mm2 (p=0,0015), die in Gruppe IV, die ab dem 5. postoperativen Tag OPG erhalten hatte, betrug 0,093 ± 0,021mm2 (p=0,002). Gruppe V, die postoperativ Simvastatin erhalten hatte, zeigte eine Mittelliniensuturfläche von 0,131 ± 0,048 mm2 (p=0,0022). Die Osteoklastenzahl in Gruppe I betrug 15,3 ± 9,4, in Gruppe II 48,7 ± 18,9 (p=0,0085). In Gruppe III und IV lag sie mit 21,1 ± 14,9 und 3,9 ± 2,7 deutlich unter der von Gruppe II (p=0,0098 und p=0,0011), ebenso wie Gruppe V mit 6,2 ± 8,3 (p=0,00022). Schlussfolgerung Zusammengefasst ergeben die Untersuchungen dieser Studie, dass sowohl die Gabe von Osteoprotegerin als auch die Gabe von Simvastatin die Osteolysen im murinen Kalvaria-Modell hemmen. Weitere Untersuchungen müssen nun zeigen, ob sie zur Prophylaxe und Therapie bei aseptischen Prothesenlockerungen eingesetzt werden können.

Myeloma is characterized by bone disease leading to severe bone pain and pathologic fractures. Only over the last few years the biochemistry of osteolysis in multiple myeloma has become clearer. A basic cytokine network responsible for balancing ostgenesis and osteolysis has been described consisting of a receptor called receptor activator of NF-?B (RANK), its ligand (RANKL) and the soluble decoy receptor osteoprotegerin (OPG). Binding of RANKL to RANK leads to osteoclastogenesis and osteolysis whereas binding to OPG inactivates RANKL. Myeloma cells seem to disturb bone marrow microenvironment in a manner tipping the balance towards osteolysis. On one hand syndecan 1 (SDC1), a transmembrane heparan sulfate proteoglycan on myeloma cells, is able to sequester OPG and to mediate internalization and degradation of OPG in myeloma cells. On the other hand, myeloma cells are thought to imbalance the OPG/RANKL system by influencing bone marrow stromal cells, the major source of OPG and RANKL in bone marrow microenvironment. This thesis presents a sufficient procedure for investigating expression of OPG, RANKL and SDC1 on the mRNA level based on semiquantitative realtime RT-PCR. Using this method we show that treatment of human foreskin fibroblasts with myeloma cell contitioned media and fibroblast/myeloma cell coculture both lead to a significant decrease in expression of OPG mRNA in fibroblasts. These data indicate that myeloma cells influence OPG expression in fibroblasts as a model for bone marrow stromal cells and, thus, disrupt RANKL/OPG cytokine axis to trigger bone destruction. In contrast to the published literature, this happens through a soluble factor as demonstrated by the conditioned media experiments. Moreover fibroblasts and U-266 both are negative for RANKL even if grown in coculture. The levels of SDC1 mRNA in myeloma cell lines U-266 and IM-9 are not affected by enhancing the autocrine IL-6 loop or by enhancing or interrupting the autocrine IL-15 loop. Furthermore treatment of U-266 with fibroblast conditioned media or myeloma cell/fibroblast coculture does not alter expression of SDC1 mRNA significantly. A polarized expression of SDC1 protein on U-266 cell surface can be confirmed by immune fluorescence staining. Cytokine and contactmediated interactions between myeloma cells and mesenchymal cells shift the balance towards osteolysis within the microenvironment of myeloma infiltrates. Disruption of the OPG/RANKL cytokine axis seems to be of major importance. Expression of SDC1 by myeloma cells is not affected by mesenchymal cells and is independent of IL-6 or IL-15 autocrine loop.

The pathology associated to cholesteatoma is predominantly a consequence of osteoclast-mediated bone resorption within the middle ear. To assess its pathogenesis a murine model for dermal-implant induced osteolysis was evaluated for the expression of osteoclast stimulating and differentiating factors.Mouse calvaria were analysed for the expression of osteoprotegerin ligand (OPGL), osteoprotegerin (OPG) and macrophage-colony stimulating factor (M-CSF) using immunohistochemistry. The detection of osteoclast cell lineage was acquired by immunohistochemistry using markers CD 4, CD 11a, CD 11b, CD 14, CD 51, CD 68 and TRAP.An increased expression of the investigated cytokines M-CSF, OPG and OPGL was demonstrated by immunohistochemistry. The presence of osteoclast precursor cells and mature resorbing osteoclasts was confirmed in time-dependent manner triggered by dermal implantation.This study reveals the basic events in osteoclast biology in localized inflammatory bone resorption and provides new insights into the comprehension of cholesteatoma-induced bone resorption.

BACKGROUND The pathology associated to cholesteatoma is predominantly a consequence of osteoclast-mediated bone resorption within the middle ear. To assess its pathogenesis a murine model for dermal-implant induced osteolysis was evaluated for the expression of osteoclast stimulating and differentiating factors. METHODS Mouse calvaria were analysed for the expression of osteoprotegerin ligand (OPGL), osteoprotegerin (OPG) and macrophage-colony stimulating factor (M-CSF) using immunohistochemistry. The detection of osteoclast cell lineage was acquired by immunohistochemistry using markers CD 4, CD 11a, CD 11b, CD 14, CD 51, CD 68 and TRAP. RESULTS An increased expression of the investigated cytokines M-CSF, OPG and OPGL was demonstrated by immunohistochemistry. The presence of osteoclast precursor cells and mature resorbing osteoclasts was confirmed in time-dependent manner triggered by dermal implantation. CONCLUSIONS This study reveals the basic events in osteoclast biology in localized inflammatory bone resorption and provides new insights into the comprehension of cholesteatoma-induced bone resorption.

Osteoporosis and cardiovascular disease have numerous epidemiologic changes, health economic consequences, and molecular mechanisms in common, which are highlighted in this short review.The incidence of osteoporosis and cardiovascular disease is increasing in western societies, and genetic background, nutrition and psychologic factors play important roles in the pathogenesis of both diseases. The presence of a decreased bone mass or osteoporotic vertebral fractures are associated with an increased cardiovascular mortality. Calcaneal bone loss of 1 SD (standard deviation) as measured by osteodensitometry is associated with a 1.31 times increased risk for the occurrence of stroke.The observed increase in interleukin-6 and tumor necrosis factor serum concentrations during the menopause contributes to osteoporotic bone loss and is associated with arteriosclerosis. Furthermore, the presence of hydroxyapatite in arteriosclerotic plaques supports the notion of common pathogenetic mechanisms for both, osteoporosis and arteriosclerosis. Osteopontin, bone GLA protein and bone morphogenetic protein-2, which have first been isolated from the organic bone matrix, are also present in arteriosclerotic plaques. 1,25-dihydroxycholecalciferol potently stimulates bone matrix mineralization and is also a negative regulator of the renin-angiotensin system; therefore vitamin D(3) deficiency in addition to bone metabolism also affects blood pressure. Osteoporosis and arteriosclerosis develop in mice lacking the osteoprotegerin gene and also in klotho gene knockout mice.Diagnosis of osteopenia, osteoporosis and osteoporotic vertebral or hip fractures indicates the presence of an increased cardiovascular risk which needs to be addressed by the physician who cares for patients with osteoporosis. The experimental finding of an osteoanabolic effect of statins supports the possibility of common pathogenetic disturbances which may be responsible for the simultaneous and frequent manifestation of osteoporosis and arteriosclerosis in elderly patients.