Zelluläre Seneszenz – ein Mechanismus der Osteoporoseentstehung?

Zusammenfassung

Die Osteoporose ist eine der häufigsten Erkrankungen des höheren Lebensalters. Dies führt zu der Überlegung, dass sich der Alterungsprozess des Gesamtorganismus als zytogerontologischer Effekt in einem spezifischen Funktionsverlust der Knochenzellen widerspiegelt.

Als pathogenetische Grundlage müssen 3 Mechanismen berücksichtigt werden: Zellalterung allgemein, Abfall der systemischen Knochenstimulation z. B. durch abfallende Sexualhormonspiegel und nachlassende zelluläre Wirksamkeit von Zytokinen und Wachstumsfaktoren.

Die zelluläre Alterung beinhaltet die replikative und die postmitotische Seneszenz. Während die replikative Seneszenz primär die Vermehrungsfähigkeit begrenzt, sind für die postmitotische Zellalterung endo- und exogene Faktoren verantwortlich. Sie führen über Genveränderungen zur so genannten verzögerten persistierenden genetischen Instabilität sowie zu einer zunehmenden Einschränkung spezifischer Zellfunktionen.

Im postmitotischen Abschnitt ist der durch den systemischen Abfall der Sexualhormone mit zunehmendem Alter verursachte Knochenmasseverlust die zur Zeit am besten erforschte und verstandene Ursache der Osteoporose. Knochenverlust entsteht durch lokale Aktivitätsminderung von Wachstumsfaktoren und Zytokinen. Hier setzen aktuelle Therapiekonzepte an, welche die regionäre Zellaktivität wie z. B. bei der Defektheilung modulieren sollen.

Der bisherige Kenntnisstand zeigt, dass die zelluläre Seneszenz als eine Teilkomponente der Entstehung von Knochenmasseverlusten in Betracht zu ziehen ist. Daher bieten hier potentielle therapeutische Einflussmöglichkeiten einen zusätzlichen Weg zur Behandlung einer systemischen oder lokalen Osteopenie.

Abstract

Osteoporosis is one of the most common diseases of the elderly. This leads to the hypothesis that the ageing of the organism is reflected as a cytogerontological effect in a specific loss of bone cell function. Three underlying pathogenetic mechanisms need to be considered: (1) cellular aging in general, (2) impairment of the systemic stimulation of bone formation by e.g. decreasing hormone levels, and (3) lower cellular effectiveness of cytokines and growth factors. Cellular aging consists of replicative and postmitotic senescence. While the replicative senescence limits only the number of cell cycles, the postmitotic aging is influenced by endo- and exogenous factors. These lead to genetic alterations known as delayed persistent genomic instability and to an increasing impairment of specific cellular functions. In the postmitotic phase, osteopenia caused by the decrease of systemically available sexual hormones is a major field of research. Osteopenia caused by a decreased activity of locally effective cytokines and growth factors is becoming increasingly understood. New therapeutic strategies, which modulate the local osteoblast activity, e.g. in bone defect healing, are under development. In conclusion, cellular senescence is considered to be one element in the development of bone loss. Potential therapeutic targets may open up an additional path in the treatment of local and systemic osteopenias.