Forschungsgruppe "Regeneration in Aged Individuals"

Die Relevanz der mechanischen Rahmenbedingungen als treibende Kraft in der Knochenregeneration und Adaptation ist allgemein akzeptiert. Zusätzlich ist bekannt, dass die Angiogenese und vaskuläre Versorgung einer Frakturzone ein wesentlicher Faktor für die Heilung und Viabilität des regenerierenden Gewebes darstellt. Allerdings ist die Wechselwirkung zwischen mechanischen Bedingungen auf Gewebeebene einerseits und der Angiogenese andererseits nicht wirklich verstanden.

Ein überhöhter Anteil an seneszenten Zellen ist mit Alterung, eingeschränkter Geweberegeneration und einer Verschlechterung der Organfunktion assoziiert. Allerdings fördern seneszente Zellen auch die Lebenszeit in Gesundheit, durch die Verhinderung von malignen Transformationen und die Unterstützung der Regeneration durch die Modulierung inflammatorischer Antworten.

ereits in der frühen Phase der Knochenfrakturheilung wird ein komplexes Netzwerk extrazellulärer Matrix (EZM) gebildet. Es wird angenommen, dass die in der Matrix enthaltenen biochemischen und mechanischen Signale das Zellverhalten und das Zellschicksal beeinflussen.

Angiogenese spielt eine zentrale Rolle während der Knochenheilung und Gradienten verschiedener Wachstumsfaktoren werden allgemein als bestimmende Triebfeder während dieser Prozesse betrachtet. Jedoch ist weitgehend unerforscht inwieweit die direkte mechanische Interaktion von Endothelzellen mit Stromazellen und der zell-generierten extrazellulären Matrix die Gefäßaussprossung unterstützt.

Immunzellen sind sowohl für die Einleitung des regenerativen Knochenheilungsprozesses als auch für alle weiteren Phasen der Heilungskaskade wichtig. Eine ausgeglichene adaptive Immunantwort ist ein entscheidender Faktor der regenerativen Kaskade, womit immunmodulatorische Ansätze neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Therapien bieten.

Gelbes Knochenmark, reich an Adipozyten, entwickelt sich mit dem Alter, aber auch bei Übergewicht und anderen metabolischen Erkrankungen. Fettreiches Knochenmark ist mitbestimmend für eine beeinträchtigte Knochenhomöostase und verzögerte Knochenheilung. Gleichzeitig tritt mit dem Älterwerden und mit Übergewicht eine geringgradige systemische Inflammation auf, die auch durch die Zytokinfreisetzung von Adipozyten bedingt wird. Fett und Entzündung, sind als negative Regulatoren der Knochenheilung bestätigt.

Der Prozess der Knochenheilung wird mit einer Phase der Entzündung eingeleitet, die durch Einwanderung von Immunzellen in das verletzte Gewebe gekennzeichnet ist. Daran schließt sich die Regenerationsphase an. Beide Phasen sind mit dynamischen Prozessen auf zellulärer und subzellulärer Ebene verbunden, zum Beispiel Migration von Immunzellen und Interaktionen zwischen Immun- und Stromazellen. Intravitalmikroskopie stellt die Methode der Wahl dar, solche Prozesse zu untersuchen.