In primären humanen Osteoblasten hemmt TGF-β1 die Genexpression von HDAC9 – eine mögliche Rolle bei der Osteogenese?

Abstract

Die Signalübertragung der für die Reifung von Osteoblasten wichtigen BMPs wird durch kleine Mengen TGF-β1 blockiert und lässt sich durch chemische Inhibierung von HDACs wiederherstellen. So war es Ziel dieser Arbeit, in mit TGF-β1 stimulierten primären humanen Osteoblasten (OB), die daran beteiligten HDACs zu identifizieren und deren Funktionsweise zu charakterisieren. Aus Spongiosa gewonnene OB (10 Spender) wurden für 2, 4 oder 7 Tage mit 5 ng/ml TGF-β1 stimuliert. Die HDAC Genexpressionsänderungen wurden mittels semiquantitativer RT-PCR bestimmt, die Ergebnisse mittels Mann-Whitney Test verglichen. Um die funktionelle Rolle von HDAC9 in der Osteogenese zu beurteilen, stimulierten wir Zellen mit 40 nM des HDAC9-Inhibitors TMP269. Die Proliferation und die AP-Aktivität wurde nach 3 bzw. 7 Tagen, die Matrixbildung (von Kossa und Alizarin Rot Färbung) nach 21 Tagen bestimmt. Die Genexpression von HDAC1, 2, 3, und 8 zeigte sich unwesentlich verändert, von HDAC4, 5, 7, 9 und 10 vermindert. An allen Tagen wird HDAC6 signifikant gesteigert und HDAC9 stark gehemmt (jeweils p<0,001). Im Gegensatz zu TGF-β1 beeinflusst die chemische Inhibierung von HDAC9 die Proliferation von primären humanen Osteoblasten nicht. Allerdings wird ähnlich zur TGF-β1 Stimulation durch die Blockierung von HDAC9 die OB-Funktion beeinflusst. Dies zeigt sich durch eine signifikante Reduzierung der AP-Aktivität und eine verminderte Bildung von extrazellulärer Matrix. Zusammenfassend zeigen mit TGF-β1 stimulierte OB Veränderungen in der Expression von HDACs, wobei vor allem signifikant die Expression von HDAC6 gesteigert und die von HDAC9 herabgesetzt wird. Die chemische Inhibierung von HDAC9 hat keinen Effekt auf die Proliferation, aber einen negativen auf die Differenzierung. So scheint die durch TGF-β1 bedingte HDAC9 Herabregulation eine entscheidende Rolle bei dem beobachteten Funktionsverlust der OB zu spielen. Im Weiteren sollte auch die funktionelle Rolle von HDAC6 untersucht werden. Die Regulation von HDAC9 oder HDAC6 könnte somit einen neuen therapeutischen Ansatz für die Knochenregeneration und Frakturheilung darstellen.