Kiechle, Marion B. (Prof. Dr.), Bassermann, Florian (Prof. Dr.), van Griensven, Martijn (Prof. Dr. Dr.), Kelch, Sarah, Kiechle, Marion B. (Prof. Dr.), Bassermann, Florian (Prof. Dr.), van Griensven, Martijn (Prof. Dr. Dr.), and Kelch, Sarah
The systemic skeletal disease of osteoporosis defines a reduction of bone mass and is associated with a loss of bone microstructure. According to the World Health Organization (WHO), osteoporosis is one of the ten most frequent scoring diseases in the world. It has been associated with the expression of specific miRNA profiles. Various studies address the issue of miRNAs as positive or negative regulators of bone cell proliferation, differentiation and for bone-strength essential mineralization by targeting critical osteogenic factors. These studies detected a potential correlation between upregulated miRNA expression levels in serum and increased skeletal fracture risk in patients with osteoporosis. Summarizing, it is yet unclear whether miRNAs directly trigger an increased fracture risk in osteoporosis. One aim of the research was to determine the possible cell source of miRNA expression levels; i.e. intracellularly in primary human osteoblasts and osteoclasts in an in vitro environment besides serum and bone tissue analysis. Accordingly, the next step for us was to determine whether or not there is a divergent gender-dependent circulating miRNA expression characteristic in osteoporotic and non-osteoporotic patients. Secondly, we compared miRNA expression levels from bone tissue and radiographically measured BMD values of osteoporotic and non-osteoporotic samples. In the final third step, intracellular miRNA concentrations of 9 bone-related miRNAs were examined and compared from osteoporotic and non-osteoporotic patients. Our findings display that, in the synopsis of our miRNA expression analysis in serum, bone tissue, osteoblasts and osteoclasts, four up-regulated miRNAs (miR‑21, miR-24, miR-93, miR-100) are correlated to BMD values showing a simultaneous gender-independency. Irrespective of gender, these four miRNAs are associated with osteoporosis and osteopenia. Affirmatively, decreasing BMD and miRNA overexpression seem as a likely pathological interdependenc, Die systemische Skeletterkrankung Osteoporose definiert eine Reduktion der Knochenmasse und geht mit einem ausgeprägten Mikrostrukturverlust des Knochengewebes einher. Die laut WHO zu den zehn häufigsten zählenden Erkrankungen weltweit, wurde in Studien mit der Expression spezifischer microRNAs (miRNAs) in Verbindung gebracht. Die Identifizierung differentiell regulierter miRNAs in den an der Knochenhomöostase beteiligten Zellen ist in jüngster Zeit von großem wissenschaftlichen Interesse und in Bezug auf den Knochenstoffwechsel noch nicht ausreichend erforscht. Diese Arbeit beschäftigte sich zunächst mit der Identifizierung von spezifischen miRNAs, welche durch Translationshemmung einen potentiellen Einfluss auf die Zellen der Knochenhomöostase nehmen. In Serum, Knochengewebe, Osteoblasten und Osteoklasten von osteoporotischen Patienten konnte eine übereinstimmende Überexpression der miR-21, miR-24, miR-93 und miR-100 festgestellt werden, die zudem eine direkte Korrelation zu gemessenen Knochedichtemessungen zeigte und in erhöhter Menge unabhängig vom Geschlecht exprimiert wird. Anhand der gemessenen Expressionsmengen konnte eine ergänzende Einteilung in die Krankheitsvorstufe der Osteopenie als auch in die manifeste Form der Osteoporose getroffen werden. Es konnte somit eine Korrelation zwischen hochregulierten miRNA Expressionsniveaus und erhöhtem Skelettbruchrisiko bei Patienten mit Osteoporose aufgezeigt werden, die eine ergänzende Säule diagnostischer und klassifizierender Möglichkeiten bildet. Die Identifizierung differentiell regulierter miRNAs in den an der Knochenhomöostase beteiligten Zellen ist von großem wissenschaftlichen Interesse und bietet die Möglichkeit zur Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Ansätze. In unserer Studie konnten wir spezifisch regulierte miRNAs in den beteiligten Zellen identifizieren, die bei osteoporotischen Patienten im Vergleich zu nicht-osteoporotischen Patienten differenziell reguliert waren. Da der Einfluss d