Bedeutung des β₂-Adrenozeptors auf Chondrozyten für den Knochenmetabolismus und für das Knochenlängenwachstum

Einleitung: Katecholamine haben einen bedeutenden Einfluss auf den Knochen. So konnte bereits gezeigt werden, dass Tumore, die Katecholamine sezernieren, das Risiko für Osteoporose erhöhen. Dem β₂-Adrenozeptor wird eine kausale Bedeutung für die katecholaminergen Effekte auf den Knochen zugeschrieben. So zeigen Mäuse mit einem systemischen Knockout des β₂-Adrenozeptors eine erhöhte Knochenmasse. Auch ein osteoblastenspezifischer Knockout dieses Rezeptors führt zu einer erhöhten Knochenmasse. Was bisher unklar ist, ist die Bedeutung des β₂-Adrenozeptors auf Chondrozyten für den Knochen. Das Ziel dieser Studie war es daher, die Bedeutung dieses adrenergen Rezeptors auf Chondrozyten für den Knochenmetabolismus und für das Knochenlängenwachstum im Mausmodell zu untersuchen, indem gezielt in Chondrozyten der β₂-Adrenozeptor deletiert wurde. Der Einfluss dieses Knockouts auf den Knochenphänotyp wurde sowohl an männlichen als auch an weiblichen Mäusen untersucht.

Methode: Männliche und weibliche Adrb2flox/flox/Col2a1-Cre Mäuse mit Knockout des β₂-Adrenozeptors auf Chondrozyten (Adrb2-KO) wurden zusammen mit den Adrb2flox/flox Kontrolltieren im Alter zwischen 11 und 12 Wochen euthanasiert. Um den Einfluss des Knockouts auf den Knochenmetabolismus zu untersuchen, erfolgte eine Mikro-Computertomographie-(μCT)-Analyse der Femora sowie die histologische Quantifizierung der Osteoblasten und Osteoklasten. Für die Untersuchung des Einflusses des Knockouts auf das Knochenlängenwachstum wurde die Knochenlänge der Femora bestimmt und in histologischen Knochenschnitten die Wachstumsfuge genauer analysiert. Statistik: Student&apos;s t-test. p<0,05. n=4-8.

Ergebnisse: Die männlichen Adrb2-KO Mäuse zeigten im Vergleich zu den Kontrolltieren eine verkürzte Femurlänge (14,6 vs 15,7 mm; p<0,0001). Diese Beobachtung ging mit einer verbreiterten hypertrophen Zone in der Wachstumsfuge einher (31,9 vs 25,2 µm; p<0,01). Auch war der Anteil an Kollagen Typ 10+ hypertrophen Chondrozyten in der Wachstumsfuge erhöht (35,1 vs 23,2%; p<0,05). Die μCT-Analyse sowie die Quantifizierung der Osteoblasten und Osteoklasten ergab keine Unterschiede. Die weiblichen Adrb2-KO Mäuse zeigten eine leicht reduzierte Femurlänge (14,2 vs 14,8 mm; p<0,05). In der Wachstumsfuge, bei der μCT-Analyse sowie bei der Quantifizierung der Knochenzellen ergaben sich keine Unterschiede.

Diskussion: Es konnte gezeigt werden, dass der β₂-Adrenozeptor auf Chondrozyten einen bedeutenden Einfluss auf das Knochenlängenwachstum hat, nicht jedoch auf den Knochenmetabolismus. Das reduzierte Wachstum der männlichen Mäuse scheint auf einen schnelleren Übergang von proliferierenden zu hypertrophen Chondrozyten in der Wachstumsfuge zurückzuführen zu sein. Weitere Forschung ist nötig, um die hierfür zugrunde liegenden molekularen Mechanismen weiter aufzudecken und mögliche geschlechtsspezifische Unterschiede zu untersuchen.

Keywords: β₂-Adrenozeptor, Katecholamine, Chondrozyten, Knochenmetabolismus, Knochenlängenwachstum

Korrespondenzadresse: Melanie Rebecca Kuhn, Institut für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, Universitätsklinikum Ulm, Helmholtzstraße 14, 89081 Ulm, Deutschland, E-Mail: [e-mail]

Publication History

Article published online:
13 March 2024