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Fragestellung: Das Heparansulfat-Proteoglykan Syndecan-4 dient in der Zelle als Vermittler von Signalen der Extrazellulären Umgebung an die Zelle. Im Rahmen der Frakturheilung konnten wir bereits zeigen, dass Syndecan-4 die Chondrozytenfunktion beeinflusst und ein Fehlen dieses Proteins zu einer Beeinträchtigung der Kallusbildung führt. Andererseits erscheinen die Symptome einer rheumatoiden Arthritis (hTNFtg-Maus) bei Syndecan-4 Defizienz deutlich gemildert. Beide Prozesse schließen inflammatorische Mechanismen ein, lokal im Rahmen der Frakturheilung, systemisch bei der RA. Im Rahmen dieser Studie soll der Einfluss der Alterung (natürliche vs. hormonell-bedingte), welche auch einen systemischen Anstieg von Entzündungsfaktoren beinhaltet, auf die Funktion von Syndecan-4 für die Knochenstruktur und Knochenheilung näher untersucht werden.

Methodik: Verwendet wurden weibliche Wildtyp (WT) und Syndecan-4 defiziente (Sdc4-/-) Mäuse verschiedener Altersstufen (4-18 Monate). Für die histologische Analyse der Knochenstruktur wurden Wirbelkörper (LWK3-6) präpariert und in Poly-Methylmetacrylat eingebettet, geschnitten, und nach von Kossa Färbung verschiedene Parameter zur Knochenstruktur bestimmt. LWK4 wurden auf verschiedene biomechanische Parameter getestet. Nach Ovarektomie (OVX) (9 Wochen) wurden WT und Sdc4-/- Mäuse (16 Wochen) euthanasiert und die Wirbelkörper wie oben beschrieben untersucht. Weiterhin wurde einer Gruppe im Alter von 12 Wochen zusätzlich am linken Femur eine geschlossene Querfraktur des Schafts beigebracht, die intramedullär stabilisiert wurde. 14 Tage nach der Fraktur wurden diese Tiere euthanasiert und die Knochenstruktur der Wirbelsäule wie auch der Heilungsprozess des Femurs histologisch und biomechanisch analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Ein Fehlen von Syndecan-4 führt zu einem verminderten Knochenverlust im Rahmen des natürlichen Alterungsprozesses der Maus. Histologischen Analysen zeigen einen höheren Knochengehalt sowie insbesondere einen deutlich verminderten Verlust trabekulären Knochens in der Wirbelsäule sdc4-/- Mäuse im Alter von 18 Monaten (10% Tb/TV) im Vergleich zu WT-Tieren (6%Tb/TV). Nach OVX blieb der Knochenanteil im Gewebe (BV/TV) in der sdc4-/- Maus nahezu gleich. Der trabekuläre Anteil (Tb/TV) reduzierte sich um nur 37% im Vergleich zu 53% in der WT-Gruppe. Die biomechanischen Tests bestätigen die Ergebnisse der Histologie. Im Rahmen der Frakturheilung deuten die histologischen und biomechanischen Untersuchungen auf eine Aufhebung des negativen Einflusses der Syndecan-4 Defizienz hin, wenn das Tier im Vorfeld einer Ovarektomie unterzogen wurde.

In neuen Untersuchungen werden der natürlichen Alterung und der postmenopausalen Osteoporose heute inflammatorische Aspekte zugeschrieben. Unsere Untersuchungen deuten darauf hin, dass Syndecan-4 eine wichtige Funktion in der Regulation entzündlicher Prozesse im Knochen spielt, die sich jedoch möglicherweise in systemischen (RA, Alter, Osteoporose) und lokalen Entzündungsprozessen (Frakturheilung) unterschiedet.