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Fragestellung: Die Osteoporose zählt laut WHO zu den 10 häufigsten Erkrankungen der Welt. Eine verschlechterte Knochenqualität und -quantität geht einher mit einer erhöhten Anfälligkeit für Frakturen, einer erschwerten Knochenheilung und einer erhöhten Rate an Implantatversagen. Jüngste Studien haben sich auf die Erforschung der Pathogenese und damit zusammenhängende intrazelluläre Signalwege konzentriert (Bsp. RANKL Inhibitor Denosumab). Diese haben Hinweise darauf geliefert, dass auch die durch IFN-beta induzierten STAT Signalwege ausschlaggebend an der Pathogenese der Osteoporose beteiligt sind. So zeigten beispielsweise Mäuse eine reduzierte Osteoklastenzahl nach exogener Zufuhr von IFNbeta. Deshalb war es Ziel dieser Studie die von IFN-beta angesteuerten STAT-Signalwege in humanen Osteoklasten und Osteoblasten von Patienten mit und ohne Osteoporose zu untersuchen.

Methodik: Humane Osteoblasten (OBs) wurden von Spendern mit/ohne Osteoporose isoliert, Osteoklasten (OKs) wurden aus Vollblut desselben Spenders generiert. OBs und OKs wurden mit 20 und 100 ng/ml IFN-beta für 4 Tage stimuliert. Mittels Western Blot wurde die Proteinexpression von STAT1 und phospho-STAT1 analysiert. Ferner wurde die Genexpression von OPG, RANKL, Kollagen1 A1 und Osteocalcin in OBs untersucht. TRAP Aktivität wurde in OKs gemessen. Statistische Analysen erfolgten mit Anova on Ranks Test.

Ergebnisse: Die OK-Aktivität war um 173% signifikant höher bei den Osteoporosepatienten im Vergleich zu der Kontrollgruppe. Diese wurde durch IFN-beta Stimulation reduziert. Bei den Patienten-OBs induziert IFN-beta eine signifikante Steigerung der STAT1-Phosphorylierung. In den OKs zeigte sich diesbezüglich kein Unterschied. Die Die OK-Aktivität war um 173% signifikant höher bei den Osteoporosepatienten im Vergleich zu der Kontrollgruppe. Diese wurde durch IFN-beta Stimulation reduziert. Bei den Patienten-OBs induziert IFN-beta eine signifikante Steigerung der STAT1-Phosphorylierung. In den OKs zeigte sich diesbezüglich kein Unterschied. Die Genexpressionsanalyse in den OBs ergab eine IFN-beta konzentrationsabhängige Reduktion von RANKL in Patienten und Kontrollen. OPG, Osteocalcin und Kollagen1 A1 Expressionen waren bei den Patienten deutlich bis signifikant vermindert im Vergleich zu den Kontrollen.

Schlussfolgerung: IFN-beta reduziert die OK-Aktivität in den Osteoporosepatienten signifikant und beeinflusst das STAT1/p-STAT1-Signaling, was mit einer Hemmung der Osteoklastogenese einhergeht. Gleichzeitig reduziert IFN-beta die RANKL Expression in den Osteoporosepatienten. Diese Ergebnisse sind ein weiterer Schritt zur näheren Analyse der Osteoporose-Pathologie. Sie lassen den Schluss zu, dass der durch IFN-beta angesteuerte STAT1-Signalweg dabei eine bedeutende Rolle spielt. Weitere Studien sind nötig um festzustellen, ob dieser Signalweg therapeutisches Potential hat.