
DFG Sonderforschungsbereich 1444
Der Sonderforschungsbereich zielt darauf ab, am Beispiel der Knochenheilung die grundlegenden Mechanismen zu entschlüsseln, die zwischen Erfolg und Misserfolg bei der Regeneration von muskuloskelettalem Gewebe ausschlaggebend sind.
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Teilprojekt 13 - Projektleitung

SFB 1444 Sprecher & wissenschaftlicher Koordinator, TP 8, 9, 13 & Zentrales Verwaltungs-projekt | FOR 2165 Teilprojekt 1

Verständnis und Gestaltung der Knochenregeneration durch zelluläre Stoffwechselanpassung

Sawitzki und Duda analysieren die metabolischen Kaskaden in der Knochenheilung. Weder die zeitliche Kinetik ist hinreichend bekannt noch gar ihre Steuerung in der Knochenregeneration möglich. Erste Daten zeigten Unterschiede im Stoffwechsel zwischen erfolgreicher Heilung im Jungen und verzögerter im Älteren. Biosynthetische Zwischenprodukte aus der Glykolyse und dem TCA-Zyklus zeigten einen schnelleren und stärkeren Anstieg bei jungen Tieren im Vergleich zu älteren. Auch Metaboliten wie Laktat und Succinat können als Signalmoleküle fungieren, die die Funktionalität von Immunzellen sowie die Bildung von Knochenmatrix beeinflussen. Sawitzki und Duda wollen zeigen, welche Zellpopulationen eine metabolische Reprogrammierung durchlaufen, welche lokalen Signale und interzellulären Kommunikationswege diese Reprogrammierung steuern, ob die Stoffwechselunterschiede zu einer erfolgreichen gegenüber einer verzögerten Heilung beitragen und ob und wie der zelluläre Stoffwechsel so verändert werden könnte, dass er Knochenregenerationsprozesse unterstützt. Eine fein abgestimmte Kommunikation zwischen Zellen (z.B. Immunzellen, Fibroblasten) in der frühen, metabolisch herausfordernden Phase der Heilung ist zentral für metabolische Anpassungen und damit für eine erfolgreiche zelluläre Selbstorganisation bei der frühen Kallusbildung.
Wichtigste Ergebnisse

Stoffwechselveränderungen im Gewebe von Knochenfrakturen
Entzündungsreaktion | Energieversorgung & -verbrauch
Es hat sich gezeigt, dass Metaboliten eine zentrale Rolle als Signalmoleküle während des Beginns der Heilung und bei der Steuerung der Regeneration von Knochengewebe spielen.

Zellulärer Stoffwechsel und Kontraktion der Myofibroblasten
Energieversorgung & -verbrauch | Kraftübertragung & Sensorik
Zellstoffwechsel und Myofibroblastenkontraktion beeinflussen sich gegenseitig und fördern die Steifigkeit der ECM.
In Zusammenarbeit mit Teilprojekt P03

Stoffwechselanpassung durch zelluläre Kommunikation bei der Knochenregeneration
Entzündungsreaktion | Energieversorgung & -verbrauch
Untersuchung der Veränderungen in der zellulären Kommunikation, die die metabolischen Anpassungen während der Knochenregeneration steuern, mit Hilfe von Einzelzellansä.
In Zusammenarbeit mit Teilprojekt P01
Team
Understanding the metabolic adaptation of immune cells during bone regeneration

Metabolic alterations in fibroblast subsets during early bone regeneration: Successful versus delayed healing

Publikationen
- Autoren:Loffler, J.; Noom, A.; Ellinghaus, A.; Dienelt, A.; Kempa, S.; Duda, G. N.
Zeitschrift (Journal):Commun Biol Jahr:2023; Jahrgang (Volume):6Ausgabe (Issue):(1):Seiten (Pages):327.
Titel:A comprehensive molecular profiling approach reveals metabolic alterations that steer bone tissue regeneration

Gegründet durch die DFG (Projektnummer: 427826188)
Förderzeitraum 2021-2024