Einfluss Chromatin-modifizierender Faktoren auf die Pathogenese der Osteoporose am Beispiel der Lymphozytenspezifischen Helicase Lsh/HELLS

Faktoren, die für die altersassoziierte Entwicklung von Osteoporose verantwortlich sind, sind noch weitgehend unbekannt. Es gibt jedoch Gene, deren Verlust eine frühzeitige Alterung verursachen und als deren Folge altersassoziierte Krankheiten, wie z.B. Osteoporose entstehen. Bei einem dieser Gene könnte es sich möglicherweise um Lsh/HELLS handeln. Die vorliegende Arbeit repräsentiert wichtige Erkenntnisse über die Biologie von Lsh/HELLS in vitro, sowie in vivo. Es wurde auf zellulärer Ebene eine Überexpression von Lsh/HELLS und in einem Mausmodell ein Osteoblasten-spezifischer Knock-out generiert, dessen Auswirkungen in heterozygoten Lsh/HELLS +/- Tieren in dieser Arbeit beschrieben wird.
Das Lsh/HELLS überexprimierende Zellmodell wurde auf RNA- und Proteinebene charakterisiert. Unter anderem wurde Lsh/HELLS im Kern lokalisiert, eine morphologische Beurteilung der Zellen vorgenommen, stabile und transiente Transfektionen von Lsh/HELLS mit anderen Zelllinien und Vektoren durchgeführt und durch immunzytochemische Färbung dargestellt. Es zeigte sich eine kugeligere Morphologie der Lsh/HELLS überexprimierenden Zellen. Bei den Transfektionsversuchen zeigte der pLenti 6.2-Vektor in den HEK293 Zellen die besten Ergebnisse.
Auch in vivo wurde Lsh/HELLS untersucht. Mäuse mit einem Osteoblasten-spezifischen heterozygoten Knock-out für Lsh/HELLS waren phänotypisch nicht von den Wildtypmäusen zu unterscheiden. Des Weiteren wurde Lsh/HELLS auf RNA- und Proteinebene in verschiedenen Geweben untersucht. Auf Proteinebene zeigte sich der Effekt des Knock-outs auch im Muskel und der Haut und nicht nur wie angenommen im Knochen, was die Limitation des etablierten Modells aufzeigt. Ebenso wurden Gewebeproben von den Tieren präpariert und untersucht, wobei das Hauptaugenmerk auf den Knochen gerichtet wurde. Am Knochen wurden Torsionstests, histologische Färbungen, sowie Knochenabbau- und Knochenaufbaumarker nachgewiesen. Der Knochen der heterozygoten Knock-out Mäuse wies einen erhöhten Turnover auf und zeigte eine verminderte Knochenmasse und eine veränderte Architektur mit konsekutiv verminderter Frakturresistenz. Dies entspricht dem Phänotyp einer High-Turnover Osteoporose. Die durch den Lsh/HELLS Knock-out bewirkten Veränderungen im Knochen unterstützen die Vermutung, dass Lsh/HELLS eine wichtige Rolle im Rahmen der Seneszenz spielt. Eine zusätzliche Rolle kann das Phänomen der präferentiell verstärkten adipogenen Differen-zierung in skelettalen Vorläufern aus heterozygoten Lsh/HELLS Knock-out Tieren spielen.
Lsh/HELLS ist ein wichtiger Faktor der Genomintegrität, welche eine wichtige Rolle bei der Entstehung der replikativen Seneszenz spielt. Lsh/HELLS kann durch die epigenetische Regulation die Chromatinstruktur modifizieren und somit entscheidend in die Seneszenzvorgänge eingreifen. Dadurch wird die Hypothese durch die hier vorliegende Arbeit bestätigt, dass es sich bei Lsh/HELLS um einen Seneszenzmarker handelt, der in die Pathogenese der Alterungs-assoziierten Osteoporose involviert ist.