Molekulare Mechanismen der Sehnenalterung
Gehwolf R, Wagner A, Tempfer H, Lehner C, Bradshaw A, Bauer HC, Traweger A
Fragestellung: Molekulare und zelluläre Prozesse, die einer altersbedingten Verminderung der Sehnenqualität zugrunde liegen, sind weitestgehend unbekannt. In der vorgestellten Studie wurde anhand einer subtraktiven Suppressions-Hybridisierung (SSH) das Transkriptom von Achillessehnen junger adulter Mäuse (3 Monate – entspricht einem biologische Alter von 20-30 Jahren beim Menschen) mit jenem von alten Mäusen (18-20 Monate – entspricht einem biologische Alter von 56-70 Jahren beim Menschen) verglichen. Anhand der identifizierten, differentiell exprimierten Gene soll dann auf zelluläre Prozesse rückgeschlossen werden, die der Alterung von Sehnen zugrunde liegen und so möglicherweise therapeutische Ziele identifiziert werden.
Methodik: Für die subtraktive Suppressions-Hybridisierung wurde aus jeweils 10 jungen adulten und alten Mäusen die Achillessehnen präpariert und RNA isoliert. Die einzelnen RNA-Proben wurden gepoolt und daraus cDNA-Banken erstellt. Anschließend wurden mittels SSH differentiell exprimierte Gene identifiziert. Die entsprechenden cDNA-Klone wurden sequenziert und die differentielle Expression der identifizierten Gene mittels qRT-PCR verifiziert, sowohl im RNA-Pool als auch in den individuellen RNA-Proben.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Insgesamt wurden 90 cDNA Klone isoliert, die in den jungen und alten Sehnen differentiell exprimiert sind. Die Sequenzierung und anschließende Annotierung dieser Sequenzen zeigte, dass ein großer Teil für Proteine der extrazellulären Matrix kodiert, wie z.B. Kollagen Typ 1 und Typ 3, Decorin, Biglycan, Fibromodulin, Fibronectin, SPARC oder Thrombospondin 1. Außerdem konnten Proteasen der extrazellulären Matrix, wie z.B. MMP-2 und MMP-9 identifiziert werden. Auch das Kollagen-quervernetzende Enzym Lysyloxidase ist in den jungen und alten Achillessehnen unterschiedlich exprimiert. Die Transkription dieser Gene wurde mittels quantitativer RT-PCR verifiziert, mit dem Ergebnis, dass alle diese mRNAs in alten Sehnen signifikant niedriger exprimiert sind als in den jungen Sehnen. Zusätzlich zu den bereits erwähnten mRNAs zeigte auch Scleraxis, ein Marker für Sehnenvorläuferzellen in den alten Sehnen eine deutlich verminderte Expression.
Wir konnten Gene identifizieren, und diesen Genen Funktionen zuordnen, die möglicherweise an verschiedenen Prozessen der Sehnenseneszenz beteiligt sind. Dazu zählen u.a. die Kollagenremodellierung, der Auf-, Ab oder Umbau der extrazellulären Matrix oder die Kollagenprozessierung. Die Auswirkung dieser veränderten Genexpression wird z.Z. für ausgwählte Kandidaten weiterverfolgt, ebenso in vitro Experimente mit Sehnenzellen junger und alter Maus Achillessehnen.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR16-700
doi: 10.3205/14dkou508 , urn:nbn:de:0183-14dkou5086
Published: October 13, 2014
© 2014 Gehwolf et al.
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