21.12.2020

Kooperationsstudie zum Zellnetzwerk der Knochen in renommierter Zeitschrift "Proceedings of the National Academy of Science of the USA" veröffentlicht

Knochen haben die außergewöhnliche Eigenschaft sich an äußere mechanische Einflüsse anzupassen und gezielt dort neues Material aufzubauen, wo es am dringendsten benötigt wird. Bereiche, die nur schwachen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, werden hingegen abgebaut.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie eines internationalen Forscherteams bestehend aus Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (Deutschland), der McGill Universität (Kanada) und der Universität Salzburg (Österreich) wurden nun klare Hinweise darauf gefunden, dass ein Zellnetzwerk (Osteozytennetzwerk), das unseren Knochen innerhalb feiner Kanäle durchzieht, dabei eine entscheidende Rolle spielt.

Simulierter Knochenaufbau

Dieses Kanalnetzwerk ist so dicht, dass sich in dem Volumen eines Kubikzentimeters – d.h. grob die Größe eines Spielwürfels - rund 270 km an Kanälen befinden würde. In diesen Kanälen werden bei jedem Schritt Flüssigkeitsströme erzeugt, welche die Zellen wahrnehmen können.

In der Studie wurden Unterschenkelknochen von Mäusen einer kontrollierten Belastung ausgesetzt und somit Knochenaufbau stimuliert. Mittels konfokaler Laser-Mikroskopie wurde die drei-dimensionale Netzwerkstruktur abgebildet. Über Computersimulationen wurden dann die erwarteten Flüssigkeitsströme durch das Netzwerk berechnet und mit dem Muster der Knochenneubildung verglichen.

Erkenntnisse für gesunde Knochen

Die Ergebnisse zeigen klar, dass nicht nur die lokale Verformung des Knochens, sondern auch die Netzwerkarchitektur für die Knochenanpassung entscheidend ist. Die Erkenntnisse sind ein weiterer wichtiger Puzzlestein, um dem Knochenschwund im Alter, bei Krankheiten oder Bewegungsmangel entgegenzuwirken.

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Der Autor Andreas Roschger, PhD forscht u.a. am Fachbereich Chemie und Physik der Materialien der PLUS in der Forschungsruppe MorphoPhysics: https://www.uni-salzburg.at/physics/morphophysics

Die Studie wurde in der renommierten Zeitschrift “Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA” veröffentlich.

Weitere Informationen

Max Planck Gesellschaft

Tagesspiegel

 

Fotonachweis: Alexander van Tol, Max Planck Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung

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