Osteoporose: Hormon CCN3 erhöht die Knochendichte

Forscher der UC San Francisco und der UC Davis in den USA haben gezeigt, dass das als Maternal Brain Hormone (CCN3) bekannte Hormon bei Mäusen die Knochendichte und -festigkeit erhöht. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.

Ihre Ergebnisse lösen die Frage darüber, wie die Knochen während des Stillens relativ stabil bleiben, selbst wenn den Knochen Kalzium entzogen wird, um die Milchproduktion zu unterstützen, heißt es in der Pressemitteilung zu der Studie.

„Eines der bemerkenswerten Dinge an diesen Ergebnissen ist, dass uns diese Erkenntnis völlig entgangen wäre, wenn wir nicht an weiblichen Mäusen geforscht hätten, was in der biomedizinischen Forschung leider die Regel ist“, kommentiert Prof. Holly Ingraham, Hauptautorin der Studie. „Es unterstreicht, wie wichtig es ist, sowohl männliche als auch weibliche Tiere über die gesamte Lebensspanne hinweg zu untersuchen, um ein umfassendes Verständnis der Biologie zu erhalten“, fügt sie hinzu. Ingrahams Labor hatte zuvor entdeckt, dass die Blockierung eines bestimmten Östrogenrezeptors, der sich in ausgewählten Neuronen in einem kleinen Bereich des Gehirns befindet, bei weiblichen Mäusen, nicht aber bei männlichen Mäusen, zu einer enormen Zunahme der Knochenmasse führte. Sie vermuteten, dass ein Hormon im Blut für die starken Knochen verantwortlich war, konnten es aber damals nicht finden.

Die Identifikation von CCN3

In der neuen Arbeit haben die Forscher eine Suche nach diesem knochenbildenden Hormon durchgeführt und schließlich CCN3 als den Faktor identifiziert, der bei den mutierten Weibchen verantwortlich ist. Zunächst war das Team von diesem Ergebnis überrascht, da CCN3 nicht in das typische Profil eines von Neuronen ausgeschütteten Hormons passt. Ihre Zweifel verschwanden, als sie CCN3 in der gleichen Gehirnregion bei laktierenden weiblichen Mäusen fanden. Ohne die Produktion von CCN3 in diesen ausgewählten Neuronen verloren laktierende Mäuseweibchen rasch an Knochenmasse; und ihre Babys begannen an Gewicht zu verlieren, was die Bedeutung des Hormons für die Aufrechterhaltung der Knochengesundheit während der Laktation bestätigte. Aufgrund dieser Entdeckung bezeichnen sie CCN3 nun als Maternal Brain Hormone (MBH).

Wenn Strategien zur Erhöhung des zirkulierenden CCN3 bei jungen erwachsenen und älteren weiblichen oder männlichen Mäusen angewandt wurden, nahmen ihre Knochenmasse und -festigkeit im Laufe von Wochen zu. Bei einigen weiblichen Mäusen, denen jegliches Östrogen fehlte oder die sehr alt waren, konnte die Knochenmasse durch CCN3 mehr als verdoppelt werden. „Es gibt Situationen, in denen hoch mineralisierte Knochen nicht besser sind; sie können schwächer sein und sogar leichter brechen“, erklärt der Mitforschende Thomas Ambrosi. „Aber als wir diese Knochen testeten, erwiesen sie sich als viel stärker als üblich“, fügt er hinzu.

Ambrosi untersuchte die Stammzellen in den Knochen, die für die Bildung neuer Knochen verantwortlich sind, und stellte fest, dass diese Zellen, wenn sie CCN3 ausgesetzt wurden, viel eher dazu neigten, neue Knochenzellen zu bilden. Um die Fähigkeit des Hormons zu testen, die Knochenheilung zu unterstützen, entwickelten die Forscher ein Hydrogelpflaster, das direkt auf die Stelle eines Knochenbruchs geklebt werden konnte, wo es zwei Wochen lang langsam CCN3 freisetzen sollte. Bei älteren Mäusen heilen Knochenbrüche normalerweise nicht gut. Das CCN3-Pflaster regte jedoch die Bildung neuen Knochens an der Bruchstelle an und trug so zu einer Heilung des Bruchs bei.

Weitere Studien geplant

„Mit keiner anderen Strategie konnten wir bisher ein derartiges Mineralisierungs- und Heilungsergebnis erzielen“, so Ambrosi. „Wir freuen uns sehr darauf, diese Ergebnisse weiterzuverfolgen und CCN3 möglicherweise auch bei anderen Problemen, wie z. B. dem Nachwachsen von Knorpel, einzusetzen.“ Die Forscher planen künftige Studien zu den molekularen Mechanismen von CCN3, zu seinen Spiegeln bei stillenden Frauen sowie zum Potenzial des Hormons für die Behandlung einer Reihe von Knochenerkrankungen.