Funktionsstörung von Mitochondrien beeinflusst die Skelettalterung

Forschende aus Köln haben neue Mechanismen aufgedeckt, die zeigen, wie entwicklungsabhängige Störungen der Mitochondrienfunktion zur vorzeitigen Skelettalterung führen.

Ein interdisziplinäres Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Bent Brachvogel hat untersucht, wie Mitochondrien die frühzeitige Alterung des Skeletts beeinflussen. Die „Kraftwerke der Zellen“ spielen eine wesentliche Rolle bei der Energiegewinnung durch die Zellatmung. Die Forschenden fanden heraus, dass eine entwicklungsabhängige, frühzeitige Beeinträchtigung der mitochondrialen Atmung für einen Mechanismus verantwortlich ist, der das Skelett schneller altern lässt.

Dazu nahmen sie eine gezielte In-vivo-Analyse der mitochondrialen Fehlfunktion im Skelettsystem in einem Mausmodell vor. Sie konnten zeigen, dass eine entwicklungsabhängige Beeinträchtigung der mitochondrialen Zellatmung in Knorpelzellen zu einer langfristigen Umstellung des Zellstoffwechsels führt. Als Folge dieser Stoffwechselanpassung verlieren die Zellen langfristig ihre Fähigkeit zur Regeneration und sterben ab, sodass Alterungsprozesse des Skelettsystems beschleunigt werden.

„Die hier aufgedeckten fundamentalen Prozesse könnten die Grundlage für neue Behandlungsstrategien schaffen, um Knorpeldegeneration und Skelettalterung im Zusammenhang mit mitochondrialen Dysfunktionen frühzeitig zu beeinflussen“, so Brachvogel, verantwortlicher Letztautor der Studie.

Die Studie fand im Rahmen der Forschungsgruppe FOR2722 statt. Die Forschungsgruppe untersucht die Rolle der extrazellulären Matrix im Bewegungsapparat, dem Teil des Gewebes, der zwischen den Zellen liegt und sie geflechtartig umgibt. Ein Fokus liegt insbesondere auf der Entstehung chronischer entzündlicher und degenerativer Erkrankungen des Bewegungsapparates.

Federführend war das Team der Experimentellen Neonatologie der Uniklinik Köln. Beteiligt waren außerdem Forscher des CECAD Exzellenzcluster für Alternsforschung, des Max-Planck-Instituts für Biologie des Alterns sowie der medizinischen und der mathematisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universitäten Köln und Erlangen-Nürnberg.