zur Hauptnavigation springenzum Inhaltsbereich springen

BayWISS-Kolleg Ressourceneffizienz und Werkstoffe www.baywiss.de

für Forscher*innen aus ganz Bayern Plattform und Netzwerk

© Ryan Quintal / unsplash.com

Strukturelle und biomechanische Analyse des Gelenkknorpels von genetischen Mausmodellen mittels Rasterkraftmikroskopie

Der Gelenkknorpel ist ein hochspezialisiertes Bindegewebe, das Zug-, Druck- und Scherbelastungen standhält. Er besteht hauptsächlich aus Chondrozyten, die eine große Menge an extrazellulärer Matrix (ECM) produzieren, überwiegend bestehend aus Kollagenfibrillen und Proteoglykanen. Osteoarthrose (OA) ist eine Gelenkserkrankung gekennzeichnet durch Degeneration des Knorpels, welche Veränderungen in der ECM-Mechanik hervorruft. Inwieweit die verschiedenen Proteine der extrazellulären Matrix oder die Zell-Matrix-Kommunikation eine Rolle für die biomechanischen Eigenschaften des Knorpels spielen, ist jedoch noch nicht vollständig geklärt. ExCarBon, ein Konsortium (DFG-Bewilligung: DFG2407/1), an dem wir beteiligt sind, versucht sich dieser Herausforderung zu stellen und die Rolle des extrazellulären Matrix-Protein-Netzwerks in Bezug auf OA zu beleuchten. Dazu entwickelte ExCarBon verschiedene murine Knockout-Modelle von ECM-Proteinen, Zelloberflächenintegrinen oder Signalproteinen, von denen angenommen wird, dass sie eine wichtige Rolle bei der Knorpelhomöostase spielen. Das Ziel dieses Dissertationsprojekts ist die Beurteilung der Biomechanik und der Kollagenausrichtung dieser KO-Modelle und des DMM-Modells mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM). Das DMM-Modell (destabilization of the medial meniscus) ist ein Modell der induzierten OA, bei dem das Gelenk durch einen operativen Eingriff am medialen Meniskus destabilisiert wird. Bislang ist nicht bekannt, wie der Abbauprozess des Gelenkknorpels in den verschiedenen Knorpelzonen bei diesem Mausmodell abläuft. Deshalb werden die Messungen mittels AFM durchgeführt, da es die Darstellung von Kollagenfasern und die Messung der Steifigkeit mittels Nanoindentation ermöglicht. Zusammenfassend wird meine Doktorarbeit die Kollagenausrichtung und Gewebesteifigkeit verschiedener muriner Knockout-Modelle im Zusammenhang mit OA und ein tieferes, biomechanisches Verständnis des DMM-Modells aufzeigen.

Publikation

Li, P., Fleischhauer, L., Nicolae, C., Prein, C., Farkas, Z., Saller, M., Prall, W. Ch., Wagener, R., Heilig, J., Niehoff, A., Clausen-Schaumann, H., Alberton P. und A. Aszodi (2020):
Mice lacking the matrilin family of extracellular matrix proteins develop mild skeletal abnormalities and are susceptible to age-associated osteoarthritis, Int. J. Mol. Sci., 21(2), 666.

Muschter, D., Fleischhauer, L., Taheri, S., Schilling, A. F. , Clausen-Schaumann H., and S. Grässel (2020):
Sensory neuropeptides are required for bone and cartilage homeostasis in a murine destabilization-induced osteoarthritis model, Bone, 133, 115181.

Seifer P., Hay E., Fleischhauer L., Heilig J., Bloch W., et. al. (2020):
The Matrilin-3 T298M mu-tation predisposes for post-traumatic osteoarthritis in a knock-inmouse model. In: Osteoarthritis and Cartilage, 29(1), S. 78-88.

Westermann L.M., Fleischhauer L., Vogel J., Jenei-Lanzl Z., Ludwig N.F., et al. (2020):
Im-balanced cellular metabolism compromises cartilage homeostasis and joint function in a mouse model of mucolipidosis type III gamma. In: Disease Models & Mechanisms, 13(11).

 

Poster

  • Jahrestreffen der deutschen Gesellschaft für Matrix Biologie – Regensburg, Deutschland – 27.-30.03.2019.
  • Cartilage Biology and Pathology GRC – Galveston, Texas, USA – 17.-22.03.2019.
  • 20 years CeNS Workshop – Venedig, Italien – 24.-28.09.2018.
  • 20. Linz Winter Workshop – Linz, Österreich – 02.-05.02.2018.

Stipendium

High-Speed AFM Workshop – Kanazawa, Japan – 19.-25.08.2019 – finanziert durch das Nano Life Science Institute Kanazawa University.

Vorträge

  • Jahrestreffen der deutschen Gesellschaft für Matrix Biologie – Regensburg, Deutschland – 27.-30.03.2019.
  • 8. Münchener Symposium für Experimentelle Orthopädie, Unfallchirurgie und Muskuloskelettale Forschung – München, Deutschland – 02.-03.03.2018.

Koordination

Treten Sie mit uns in Kontakt. Wir freuen uns auf Ihre Fragen und Anregungen.

Christian Gadelmeier

Christian Gadelmeier

Koordinator BayWISS-Verbundkolleg Ressourceneffizienz und Werkstoffe

Universität Bayreuth
Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

Prof.-Rüdiger-Bormann-Str. 1

95447 Bayreuth

Telefon: +49 92155 6612
ressourceneffizienz-werkstoffe.vk@baywiss.de