Neue Biomarker im Management der Osteoporose

<p class="article-intro">Micro-RNAs (miRNAs) sind neue potenzielle Biomarker für Diagnose, Verlauf und möglicherweise Prädiktion vieler Erkrankungen. Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen bereits vielversprechende Ergebnisse im Bereich der Osteologie.</p> <hr /> <p class="article-content"><p>MiRNAs sind kleine, nicht kodierende mRNAs, die zuk&uuml;nftig eine wichtige Rolle in der Diagnostik und Pr&auml;diktion von muskuloskelettalen Erkrankungen spielen k&ouml;nnten. miRNAs kontrollieren die Genexpression auf posttranskriptioneller Ebene und tragen zum Zellph&auml;notyp und damit zur Gewebsphysiologie bei. Meist kontrollieren einzelne miRNAs mehrere Gene. Umgekehrt kann ein Gen durch mehrere miRNAs reguliert werden. <br />Ver&auml;nderungen im miRNA-Profil zeigen pathophysiologische Prozesse an. Die Herausforderung ist es nun, miRNAs zu identifizieren, die mehr oder weniger gewebsspezifisch sind und im besten Falle ein Krankheitsbild oder einen Pathomechanismus widerspiegeln k&ouml;nnen. Da miRNAs gro&szlig;teils an Vesikel gebunden sind (Exosomen), ist ein Nachweis in verschiedensten K&ouml;rperfl&uuml;ssigkeiten m&ouml;glich. Die Analyse von miRNAs im Serum hat sich als praktikabel erwiesen.</p> <h2>miRNAs und Osteoporose</h2> <p>Von den mehr als 2500 bekannten miRNAs wurden bereits zahlreiche miRNAs mit dem Knochenstoffwechsel in Verbindung gebracht. Knochenspezifische miRNAs (osteomiRs) beeinflussen Transkriptionsfaktoren des Osteoblasten oder die Osteoklastendifferenzierung &uuml;ber verschiedenste Signalwege. Eine Untergruppe von miRNAs, welche Patienten mit Osteoporose von gesunden Kontrollen diskriminiert, konnte bereits identifiziert werden.¹ Knochenspezifische miRNAs waren zwar nicht mit statischen histomorphometrischen Parametern, also Knochenstruktur, jedoch mit dynamischen Parametern assoziiert.² Dies bedeutet, dass einzelne miRNAs dynamische Prozesse im Knochen, wie zum Beispiel die Mineralisierungsrate oder die Knochenformationsrate, widerspiegeln k&ouml;nnten.</p> <h2>miRNAs und Osteoporosetherapie</h2> <p>miRNAs k&ouml;nnten auch f&uuml;r den Therapieverlauf relevante Informationen bringen. Aktuell werden etablierte Knochenumbaumarker f&uuml;r die Diagnose und die Kontrolle des Verlaufs osteologischer Erkrankungen verwendet. Etablierte Knochenumbaumarker zeigen einen typischen Verlauf unter antiresorptiver beziehungsweise osteoanaboler Therapie. <br />Genauere Informationen zu pathophysiologischen Prozessen k&ouml;nnten jedoch knochenspezifische miRNAs bringen. In einem Experiment an ovariektomierten Ratten (OVX), einem etablierten Modell f&uuml;r postmenopausale Osteoporose, wurde der Verlauf von miRNAs unter Osteoporosetherapie untersucht.³ OVX f&uuml;hrte erwartungsgem&auml;&szlig; zum signifikanten Knochenverlust und zu Ver&auml;nderungen im miRNA-Profil. Die Applikation von Zoledronat, einem intraven&ouml;sen Bisphosphonat, konnte den Effekt nur gering reduzieren. Mittels osteoanaboler Teriparatid-Therapie jedoch konnte die Hochregulierung knochenspezifischer miRNAs gro&szlig;teils unterbunden werden. <br />Eine der Schl&uuml;ssel-miRNAs, die identifiziert werden konnten, war miR-203. Diese miRNA ist mit der Osteoblastendifferenzierung assoziiert. miRNA-203 f&uuml;hrt zu einer Hemmung des &bdquo;runt-related transcription factor 2&ldquo; (RUNX2), der f&uuml;r die Differenzierung der mesenchymalen Stammzelle zum Osteoblasten n&ouml;tig ist. OVX resultierte in einer Erh&ouml;hung, Teriparatid hingegen in einer Hemmung der miRNA- 203. Diese Daten zeigen, dass miRNAs die Ver&auml;nderungen der Knochenformation beweisen k&ouml;nnen. Interessanterweise waren miRNAs aus dem Knochengewebe mit zirkulierenden miRNAs im Serum korreliert. Dies bedeutet, dass pathophysiologische Effekte im Knochen durch serologische Marker widergespiegelt werden k&ouml;nnen. <br />Bei postmenopausalen Frauen kam es ebenfalls zu Ver&auml;nderungen in der miRNA-Signatur unter einer Teriparatid-Therapie.⁴ miRNA- 133a-3p war nach 12-monatiger Therapie signifikant erniedrigt. Da miRNA-133a-3p bei Patientinnen mit postmenopausaler Osteoporose erh&ouml;ht ist, wurde sie k&uuml;rzlich in einer Metaanalyse als am meisten versprechender Biomarker f&uuml;r Osteoporose genannt.⁵ Unter Denosumab-Therapie wurden keine signifikanten Ver&auml;nderungen im miRNA-Profil beobachtet. Jedoch sind weitere Untersuchungen notwendig, um diese Ergebnisse zu best&auml;tigen oder zu widerlegen.</p> <h2>miRNAs und Frakturheilung</h2> <p>miRNAs spielen auch eine wesentliche Rolle in der Frakturheilung. Die Hochregulierung von miR-186 hatte einen positiven Effekt auf Kallusformation, Knochendichte und -struktur durch Aktivierung des &bdquo;bone morphogenetic protein&ldquo; (BMP).⁶ miR-133a hingegen wurde als negativer Regulator der Frakturheilung identifiziert. Eine Hochregulierung der miR133a wurde bei Patienten mit Frakturheilungsst&ouml;rung beobachtet und f&uuml;hrte zu einer Senkung von RUNX2 und BMP2.⁷</p> <h2>Fazit</h2> <p>Zirkulierende miRNAs, die einfach im Serum der Patienten bestimmt werden k&ouml;nnen, spiegeln pathophysiologische Prozesse wider und k&ouml;nnten zuk&uuml;nftig zur Diagnose von muskuloskelettalen Erkrankungen genutzt werden. Dar&uuml;ber hinaus ist ein Monitoring des Krankheits- und Therapieverlaufs m&ouml;glich. Ob miRNAs Frakturen prospektiv vorhersagen k&ouml;nnen, ist Gegenstand aktueller Forschungsprojekte.</p></p> <p class="article-footer"> <a class="literatur" data-toggle="collapse" href="#collapseLiteratur" aria-expanded="false" aria-controls="collapseLiteratur" >Literatur</a> <div class="collapse" id="collapseLiteratur"> <p><strong>1</strong> Kocijan R et al.: J Clin Endocrinol Metab 2016; 101(11): 4125-34 <strong>2</strong> Feichtinger X et al.: Sci Rep 2018; 8(1): 4867 <strong>3</strong> Kocijan R et al.: Bone 2020; 131: 115104 <strong>4</strong> Anastasilakis AD et al.: J Clin Endocrinol Metab 2018; 103(3): 1206-13 <strong>5</strong> Pala E et al.: Biosci Rep 2019; 39(5): BSR20190667 <strong>6</strong> Wang C et al.: Bone Joint Res 2019; 8(11): 550-62 <strong>7</strong> Peng H et al.: Eur Rev Med Pharmacol Sci 2018; 22(9): 2519-26</p> </div> </p>