Expression von Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) während der Knochenentwicklung, der physiologischen Knochenheilung und der durch Wachstumshormon (GH) stimulierten Knochenheilung

Abstract

Wachstumshormon (Growth hormone, GH) und Bone Morphogenetic Protein (BMP) sind potente osteoanabole Substanzen. Diese stimulieren die Regeneration von Knochengewebe und stehen daher im Mittelpunkt neuer Therapieansätze in der muskulosekeletalen Chirurgie. Ergebnisse aus in vitro Experimenten zeigten, dass eine Zufuhr von GH die Expression von BMP-2 quantitativ steigert. Ein Zusammenhang zwischen dem osteogenen Einfluss von GH und dem lokalen Morphogen BMP ist vorstellbar. GH würde somit seine Wirkung unter anderem durch die Aktivierung von BMPs entfalten. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Osteotomiemodell an der Ratte eingeführt. Der in vivo Effekt einer GH-Zufuhr wurde in Bezug auf die BMP-2 Gen- und Proteinexpression mittels In Situ Hybridisierung und Immunhistochemie zu drei Zeitpunkten der Knochenheilung untersucht. Die Ergebnisse zeigten keine signifikante Erhöhung der BMP-2 Expression im Zusammenhang mit einer GH-Applikation. Dieses Resultat könnte durch den Einfluss eines Inhibitors wie zum Beispiel Noggin erklärt werden. Zukünftige Versuche sollten die Wechselwirkung zwischen stimulierenden und hemmenden Mechanismen der Knochenhomöostase innerhalb eines biologischen Systems berücksichtigen.

Growth Hormone (GH) and Bone Morphogenetic Protein (BMP) are both potent osteoanabolic inducers, stimulating the regeneration of bone tissue and wherefore spotlighted in the focus of new therapeutic approaches in musculosceletal surgery. Results of in vitro experiments indicated that the application of GH increases quantitative the expression of BMP-2 mRNA. An interrelation between osteogenic impact of GH and the local morphogene BMP is conceivable. GH is supposed to deploy its effect inter alia by activating BMPs. In the present study an osteotomy model in rats was introduced. The in vivo effect of GH application on BMP-2 gene and protein expression were analysed by In situ Hybridisation and Immunohistochemestry during three points of time in bone healing. Findings indicated no significant enhancement of BMP-2 due to GH application. This result could be explained by the influence of an inhibitor such as Noggin. Further experiments should take in consideration the interaction between enhancing and inhibitory mechanisms in bone homeostasis within a biological system.