Angiogenese und Immuno-Mechanik

Heilung beginnt mit der selbstständigen Organisation von Zellen in der Wunde, um wieder ein strukturiertes Gewebe entstehen zu lassen und die durch die Verletzung verloren gegangene mechanische Stabilität und intrinsische Vorspannung der verletzten Matrix wieder herzustellen. Unser Ziel ist es, diese selbstständige Organisation von Fibroblasten, Gefäßvorläufern, Immunzellen und mechanischer Instabilität in der komplexen Umgebung des Gewebes zu entschlüsseln. Ein besseres Verständnis dieses Wechselspiels bildet die Grundlage für neuartige Therapieansätze in der muskuloskeletalen Regeneration.

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Versorgung
Frakturheilung und Metabolismus

Ziel diese Projektes ist es, metabolische Faktoren zu identifizieren, die zu Knochenheilungsstörungen beitragen. Dazu werden vergleichende Analysen des Energiestoffwechsels bei normaler und beeinträchtigter Knochenheilung durchgeführt.

Zusammenspiel von Stoffwechsel und Frakturheilung

Schematischer Überblick der verschiedenen Phasen der Knochenheilung und der jeweiligen molekularen Prozessen. Von: Loeffler, J. et al. Trends Endocrinol Metab 2018; 29(2):99-110.

Knochenheilung ist ein gut koordiniertes Zusammenspiel von zellulären und molekularen Prozessen. Die beteiligten Zellen stehen jedoch in Bezug auf Sauerstoff-, Nährstoff- und Energieversorgung vor einer Vielzahl herausfordernder Situationen. Tatsächlich gibt es zunehmend Hinweise darauf, dass Immunzellen, mesenchymale Stromazellen und andere Vorläuferzellen empfindlich auf metabolische Reprogrammierung reagieren und dass der zelluläre Stoffwechsel der Zellen zusätzlich diverse Zellfunktionen beeinflusst, die über die Energieversorgung hinausgehen. Während sich der Großteil der Forschung auf den Einfluss des Zellstoffwechsels auf die grundlegende Funktion von Immunzellen oder die Differenzierung von Stammzellen konzentriert hat, ist es weitgehend unbekannt, wie lokale energetische Veränderungen oder Ungleichgewichte (bedingt durch z. B. Komorbiditäten bei Patienten wie Diabetes, entzündliche Erkrankungen oder fortgeschrittenes Alter) und die damit verbundene zelluläre metabolische Reprogrammierung, Signaltransduktion und Zellfunktion während der Regeneration von Gewebe und Knochen beeinflussen. In diesem Projekt untersuchen wir, wie das metabolische Mikromilieu und dessen Veränderungen zur Frakturheilung beitragen oder wie dies mit der Entwicklung von Pseudoarthrosen unter beeinträchtigter Heilungsbedingungen zusammenhängt. Unser langfristiges Ziel ist es, mit den gewonnenen Erkenntnissen neue therapeutische Konzepte zur Behandlung gestörter Knochenheilung zu entwickeln.

In Zusammenarbeit mit

Julia Löffler

Wissenschaftliche Mitarbeiterin (Postdoc)

Dr. Stefan Kempa

Gruppenleiter am MDC

Publikationen