ArchivDeutsches Ärzteblatt38/2010Osteoimmunologie: Interaktionen zwischen Knochen und Immunsystem verstehen

MEDIZINREPORT

Osteoimmunologie: Interaktionen zwischen Knochen und Immunsystem verstehen

Dtsch Arztebl 2010; 107(38): A-1810 / B-1584 / C-1564

Vetter, Christine

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Das Knorpel-Knochen-System ist enger mit dem Immunsystem verknüpft, als bisher bekannt. Beide nutzen gleiche Botenstoffe und Wachstumsfaktoren. Inwieweit sich dies therapeutisch nutzen lässt, untersucht ein DFG-Schwerpunktprogramm.

Histopathologie (links) und Computertomographie (rechts) einer Knochenschädigung durch Entzündungsgewebe bei rheumatoider Arthritis. Fotos: Universitätsklinikum Erlangen, Medizinische Klinik 3
Histopathologie (links) und Computertomographie (rechts) einer Knochenschädigung durch Entzündungsgewebe bei rheumatoider Arthritis. Fotos: Universitätsklinikum Erlangen, Medizinische Klinik 3

Erkrankungen mit hoher systemischer Entzündungsaktivität wie chronisch rheumatische und Autoimmunerkrankungen gehen mit einem erhöhten Risiko für Osteoporose und Frakturen einher. Schon lange steht dabei die Hypothese im Raum, dass es somit eine enge Verbindung zwischen dem Immunsystem und dem Knochen und Knorpel geben muss.

„Aus der Vorstellung heraus, dass eine Kommunikation zwischen dem Immun- und dem Skelettsystem besteht, hat sich als eigener wissenschaftlicher Bereich die Osteoimmunologie entwickelt“, erläutert Prof. Dr. med. Georg Schett (Universitätsklinikum Erlangen-Nürnberg), der als Sprecher des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) neu eingerichteten Schwerpunktprogramms „Osteoimmunologie“ berufen wurde.

Knochenmark ist Reifungsort für Entzündungszellen

Die Etablierung des Programms beruht auf Beobachtungen, wonach überschießende Immunreaktionen und die sich daraus ergebenden Entzündungskrankheiten die Knochen schädigen und die Gelenke zerstören können. Umgekehrt sind die Knochen und speziell das Knochenmark ein zentraler Reifungsort für Entzündungszellen und können damit möglicherweise deren Entwicklung beeinträchtigen. Wie sich jedoch Knochen und Immunsystem gegenseitig beeinflussen, ist in vielen Bereichen noch unklar. „Wir wollen untersuchen, welche Zellen konkret beteiligt sind und über welche Mediatoren die Kommunikation zwischen den beiden Systemen gesteuert wird“, erklärt Schett. „Wir hoffen dabei auf Basis eines besseren Krankheitsverständnisses, neue und effektivere Therapieansätze entwickeln zu können“. Denn bisher fokussiere man sich auf die Entzündung am Knochen, ausgelöst durch Botenstoffe und Zellen des Immunsystems, und versuche diese zu unterdrücken. Die Frage, warum und in welcher Weise Knochenstrukturen angreifbar würden, berücksichtige dieses Vorgehen jedoch nur indirekt.

Mit ihren Forschungen gehen die Wissenschaftler in zwei Richtungen. Sie wollen einerseits klären, über welche Mechanismen und Mediatoren die übersteigerten Immunreaktionen den Knochen schädigen. Andererseits stehen Fragen dazu an, wie das Skelettsystem seinerseits das Immunsystem moduliert und so möglicherweise direkt den Weg in die Entzündungskrankheiten bahnt. „Da das Knochenmark quasi die Heimstätte des blutbildenden Systems und damit auch der späteren Immunzellen darstellt, ist gut vorstellbar, dass bereits mit den Reifungsprozessen Einfluss auf die B- und T-Zellen genommen wird“, sagt Schett.

Konkret geht es primär darum, das komplexe Wechselspiel zwischen Knochen und Immunsystem besser zu verstehen. Wie eng die Verknüpfung der beiden Systeme ist, macht Schett am Beispiel der Osteoklasten deutlich: „Während die knochenaufbauenden Osteoblasten sich aus Bindegewebszellen generieren, entstehen die knochenabbauenden Osteoklasten aus Monozyten, was wiederum bedeutet, dass der Knochenumbau maßgeblich immunologisch gesteuert wird.“ Überwiegt zum Beispiel infolge chronischer Entzündungsreaktionen die Aktivität der Osteoklasten, dann ist der Knochenabbau programmiert.

Noch völlig unklar ist bislang, wie das Knochen-Knorpel-System zum Beispiel bei der rheumatoiden Arthritis regelrecht in die Gelenkdestruktion getrieben wird, was laut Schett ein aktiver immunologisch gesteuerter Prozess zu sein scheint, während jedoch beim Morbus Bechterew knochenaufbauende Prozesse, die zur Ankylose führen, im Vordergrund stehen.

Beide Prozesse scheinen durch Entzündungsmediatoren wie den Tumor-Nekrose-Faktor alpha gesteuert zu werden. Das Zytokin induziert die Expression des Mediators RANK-Ligand (Receptor Activator of Nuclear Factor κB Ligand), der an Osteoklasten-Vorläuferzellen anbindet und diese so zur Differenzierung in reife Osteoklasten stimuliert. Die Kenntnis dieser Zusammenhänge hat bereits zur Entwicklung eines RANKL-Antikörpers geführt, der für die Behandlung von Osteoporose zugelassen ist.

RANK und RANKL sind dabei nur ein Beispiel für Verknüpfungen zwischen Knochen- und Immunsystem. Es dürfte noch weit mehr Verbindungen geben, was Schett zufolge derzeit intensiv untersucht wird: „Wir suchen nach weiteren Regulatoren des Knochenstoffwechsels, die aus dem Immunsystem stammen, und hoffen, damit zugleich neue Ziele für potenzielle Therapieoptionen zu finden.“

Höhe des CRP ist Prädiktor für das Frakturrisiko

Das Augenmerk richtet sich dabei nicht nur auf rheumatische Erkrankungen, sondern auch auf die entzündlich bedingte Osteoporose, bei der nach Angabe von Schett ebenfalls enge Assoziationen zum Immunsystem bestehen: „Das zeigt sich bereits daran, dass die Höhe des C-reaktiven Proteins [CRP] ein Prädiktor für das Frakturrisiko darstellt.“

Ein weiteres Gebiet des Förderschwerpunkts ist die Arthrose. Denn auch bei der Knorpeldegeneration und -regeneration spielen Zytokine und damit vom Immunsystem gebildete Botenstoffe eine zentrale Rolle. Beispielsweise sind sogenannte hypertrophe Chondrozyten für die Bildung von Knochenspornen verantwortlich und werden in ihrer Aktivität maßgeblich durch Zytokine reguliert. Auch in diesem Bereich kann, so hoffen die Forscher, durch ein besseres Krankheitsverständnis der Grundstein für neue Behandlungsverfahren gelegt werden.

Das neue Schwerpunktprogramm, dessen voller Titel „Osteoimmunology – Immunobone – A Programme to Unravel Mutual Interactions between the Immune System and Bone“ lautet und das interdisziplinär die Immunologie, die Rheumatologie, die Orthopädie und die Grundlagenforschung verknüpft, wird von der DFG in einer ersten dreijährigen Förderperiode mit maximal 6,6 Millionen Euro unterstützt.

Christine Vetter

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