Osteoporose: Neuer Wirkstoff lässt Knochen bei Mäusen schon nach wenigen Wochen wieder wachsen

Unsere Knochen sind kein starres Gerüst. Sie erneuern sich ständig, wie der Rest unseres Körpers. Der Körper baut alte Knochensubstanz ab und bildet wieder neue. Doch bei älteren Menschen und Frauen nach den Wechseljahren gerät dieses Gleichgewicht aus der Balance. Die Knochen verlieren an Stabilität und werden brüchig, Osteoporose entsteht. Schon ein kleiner Sturz kann dann zu einem Knochenbruch führen. Forscher der Universität Ulm haben nun einen bislang wenig untersuchten Mechanismus entdeckt, der den Aufbau neuer Knochensubstanz hemmt.

In ihrer im Fachjournal Bone Research veröffentlichten Studie identifizierten die Wissenschaftler das Eiweißmolekül Axl als eine Art natürliche Wachstumsbremse. Blockierten sie das Molekül mit einem speziellen Wirkstoff, nahm die Knochenmasse bei Mäusen innerhalb weniger Wochen wieder deutlich zu. Der Ansatz könnte künftig neue Behandlungsmöglichkeiten gegen Osteoporose eröffnen. Bislang handelt es sich allerdings um Ergebnisse aus Labor- und Tierversuchen. Ob sich die Wirkung auf Menschen übertragen lässt, ist noch offen.

Ein Einweißmolekül bremst den Knochenaufbau

Damit sich unsere Knochen erneuern können, bauen bestimmte Zellen alte Knochensubstanz ab und andere produzieren neues Material. Diese knochenbildenden Zellen heißen Osteoblasten. Bei Osteoporose ersetzt der Körper abgebaute Knochensubstanz nicht mehr ausreichend. Dadurch werden die Knochen zunehmend porös und brechen leichter, häufig an Wirbeln oder dem Oberschenkelhals.

Die Ulmer Wissenschaftler untersuchten deshalb, welche Vorgänge die Arbeit der Osteoblasten beeinflussen. Dabei stießen sie auf das Eiweißmolekül Axl. Es gehört zu einer Gruppe von Rezeptoren auf der Zelloberfläche der Osteoblasten und beeinflusst verschiedene Vorgänge im Körper. In noch unreifen Knochenzellen kommt Axl besonders häufig vor. Mit zunehmender Entwicklung der Zellen nimmt seine Menge normalerweise ab.

Axl lässt sich ausschalten

Axl wirkt offenbar wie eine Bremse für die Entwicklung knochenbildender Zellen. Um den Einfluss zu überprüfen, schaltete das Team das Molekül mithilfe eines gentechnischen Verfahrens aus. Anschließend entwickelten sich die Osteoblasten besser und lagerten mehr mineralische Substanz ein. Auch mit einem Wirkstoff ließ sich dieser Effekt im Labor erzielen.

„Unsere Ergebnisse zeigen erstmals, dass das Eiweißmolekül Axl den Knochenaufbau ausbremst und dass sich dieser Effekt gezielt medikamentös aushebeln lässt“, erklärt Professor Jan Tuckermann, Leiter des Ulmer Instituts für Molekulare Endokrinologie und Physiologie. Hinter der Wirkung steckt eine Veränderung der Zellsteuerung: Ohne die Axl-Bremse wird unter anderem das Gen Isg15 aktiver. Dadurch verändern sich Signale, die die Reifung der Osteoblasten beeinflussen.

Knochenmasse regeneriert sich innerhalb weniger Wochen

Ob sich die stärkere Knochenbildung auch im Organismus erreichen lässt, überprüfte das Team an Mäusen. Die Tiere erhielten den Wirkstoff BGB324, der die Aktivität von Axl hemmt. Bereits nach zwei bis vier Wochen war die Knochenmasse erhöht. Besonders an den Oberschenkelknochen und Wirbeln konnten die Forscher Veränderungen feststellen.

Auch die Entwicklung der Knochenzellen veränderte sich. Nach zwei Wochen fanden sich Hinweise auf eine verstärkte Knochenbildung. Bei längerer Behandlung normalisierten sich mehrere Messwerte zur Aktivität der Osteoblasten wieder. Die höhere Zahl ausgereifter Knochenzellen blieb jedoch bestehen. Das spricht dafür, dass die anfänglich verstärkte Knochenbildung anschließend in eine Reifungsphase überging.

Neue Knochenstruktur muss auch stabil sein

Mehr Knochenmasse bedeutet nicht automatisch, dass Knochen seltener brechen. Dafür kommt es auch auf ihre innere Struktur und mechanische Belastbarkeit an. Die bisherigen Ergebnisse liefern noch keinen Nachweis, dass BGB324 Knochenbrüche bei Menschen verhindern kann. Ebenso fehlen klinische Daten zur geeigneten Dosierung und Behandlungsdauer bei Osteoporose.

Professorin Anita Ignatius, Direktorin des Ulmer Instituts für Unfallchirurgische Forschung und Biomechanik, hält den Ansatz dennoch für aussichtsreich: „Besonders wichtig war uns zu zeigen, dass die Blockade von Axl auch im lebenden Organismus funktioniert. Die deutlich erhöhte Knochenmasse macht uns zuversichtlich, dass dieser Ansatz auch für menschliche Patientinnen und Patienten relevant werden könnte.“

Methode bringt Hoffnung, doch vorerst keine neue Osteoporose-Therapie

Für eine mögliche Behandlung bietet der verwendete Wirkstoff einen entscheidenden Vorteil. Denn BGB324 ist kein völlig neu entwickelter Wirkstoff, sondern befindet sich bereits in klinischen Studien zur Krebsbehandlung. Damit liegen erste Daten und Erfahrungen zur Anwendung beim Menschen bereits vor. Die Entwicklung eines Osteoporose-Medikaments könnte davon profitieren. Ob der Wirkstoff bei Knochenschwund ausreichend wirksam und verträglich ist, müssen allerdings weitere Untersuchungen klären.

Auch die Verträglichkeit muss noch genauer untersucht werden. Nach zwei Wochen Behandlung stellten die Forscher bei den Mäusen einen Rückgang weißer Blutkörperchen fest. Körpergewicht und Überleben blieben während der zwei- und vierwöchigen Versuche unauffällig. Ob der Wirkstoff langfristig sicher ist, bleibt jedoch offen.

Kurz zusammengefasst:

• Osteoporose entsteht, wenn der Körper mehr Knochensubstanz abbaut, als er neu bildet. Dadurch verlieren die Knochen an Stabilität und brechen leichter.
• Forscher der Universität Ulm haben das Eiweißmolekül Axl als natürliche Bremse des Knochenaufbaus identifiziert. Durch die Blockade mit einem Wirkstoff nahm die Knochenmasse bei Mäusen innerhalb weniger Wochen wieder deutlich zu.
• Der Wirkstoff BGB324 könnte künftig neue Behandlungsmöglichkeiten gegen Osteoporose eröffnen. Bislang wurde die Wirkung jedoch nur in Labor- und Tierversuchen nachgewiesen, nicht bei Menschen mit Osteoporose.

Übrigens: Die Knochenstabilität lässt sich auch durch gezielte Bewegung unterstützen – schon fünf Minuten Training können dabei helfen. Mehr dazu in unserem Artikel.

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