Hormone in der Osteoporoseprophylaxe am Modell der ovarektomierten Maus. Strukturelle und biomechanische Effekte von Östradiol, Genistein, Octylmethoxycinnamat, Equol, Bisphenol A und Resveratrol
Evaluation of bone quality and quantity in osteoporotic mice--the effects of estradiol, genistein, octylmethoxycinnamat, equol, bisphenol a and resveratrol.
by Julia Uffenorde
Date of Examination:2013-03-04
Date of issue:2013-02-08
Advisor:PD Dr. Ewa Stürmer
Referee:PD Dr. Ewa Stürmer
Referee:Prof. Dr. Dr. Franz-Josef Kramer
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Format:PDF
Abstract
English
The technology of gene manipulation is often used in mice. A crucial point for osteoporosis research is the evaluation of biomechanical and morphologic parameters. These parameters, however, are difficult to measure in mice. Nevertheless, this study demonstrates the capability of using techniques for the evaluation of bone quality and quantity after various treatments in osteopenic mice. After ovariectomy, 118 mice were divided into 7 groups and were fed a soy-free diet(C) supplemented with estradiol, genistein, OMC, equol, bisphenol a and resveratrol for 3 months. To analyze the osteoprotective effects of the tested supplements, we evaluated the bone biomechanical properties, histomorphometric changes and bone mineral density of the proximal tibiae metaphysis. The biomechanical parameters of both GEN and E were significantly superior to those observed with C. Supplementation with equol (EQO) demonstrated higher mean biomechanical values than those observed with C.This study conclusively demonstrated that bone quality and quantity parameters can be measured in mice. Furthermore, biomechanical and morphologic evaluations were shown to be reliable for use in mice. Further studies may combine these techniques with gene manipulation technology to better understand osteoporosis.
Keywords: mice; osteoporosis; bone; phytohormone
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Ein funktionelles Tiermodell wie die Maus, mit der Möglichkeit einer Kombination aus Genmanipulation und Techniken der Knochenauswertung, könnte für die Forschung von Knochenerkrankungen wegweisend und von Vorteil sein. Deshalb ist das Ziel dieser Arbeit, das Mausmodell auf die Effizienz und Zuverlässigkeit der Knochenanalyseverfahren hin zu untersuchen. Ferner sollte der Einfluss von Östradiol und von fünf verschiedenen Phytoextrakten auf die Mikroarchitektur und die biomechanische Festigkeit der Knochen analysiert werden.
Insgesamt wurden 118 Mäuse ovarektomiert. Die Blockade der Östrogenproduktion führt zu einem negativen Einfluss auf die Knochendichte über die Versuchsdauer von 12 Wochen. Die Tiere wurden in sieben Futtergruppen verteilt: neben der sojafreien Negativ-Kontrollgruppe erhielten die Mäuse Östradiol, sowie die Phytohormone Genistein, Equol, OMC, Resveratrol und Bisphenol A.
Die Beurteilung der Wirksamkeiten auf die metaphysären Knochenstrukturen erfolgte anhand radiologischer, biomechanischer und histomorphometrischer Kriterien. Insgesamt erwies sich die Bestimmung der Knochenqualität am Tiermodell „Maus“ als messbar und für wissenschaftliche Zwecke geeignet.
In der vorliegenden Arbeit bestätigte Östradiol seine starke osteoanabole Potenz und erzielte die besten Wirksamkeiten für alle Untersuchungsverfahren. Genistein zeigte ähnlich gute Effekte auf die Knochenfestigkeit sowohl bei der biomechanischen als auch bei der morphologischen Analyse, wobei die uterotrope Wirkung deutlich geringer war als bei Östradiol. Equol bewirkte eine gesteigerte Spongiosadichte im pQCT mit einer tendenziellen Verbesserung der Knochenfestigkeit im Bruchversuch. Dagegen waren die Zufütterungen der Testsubstanzen Resveratrol, OMC und Bisphenol A der osteoporotischen Kontrollgruppe am ähnlichsten und zeigten keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf eine verbesserte Knochenqualität.
Zukünftig ist in weiterführenden Untersuchungen zu prüfen, ob die positiven Effekte von Genistein und Equol auch beim Menschen zu den gewünschten Effekten am Knochen führen. Für den therapeutischen Einsatz von Phytohormonen und zur Risikoabschätzung potentieller Nebenwirkungen sind weiterführende Studien notwendig.
Schlagwörter: Osteoporose; Maus; Knochen; Phytohormone