Der Einfluss des Transkriptionsfaktors Runx2 auf osteogene und adipogene Differenzierungsmarker, insbesondere auf PPARγ

Abstract

Mesenchymale Stammzellen können sich durch den Einfluss verschiedener Transkriptionsfaktor zu Osteoblasten, Adipozyten, Chondrozyten oder Myoblasten differenzieren. Während sie sich unter Runx2-Einfluss entlang der osteoblastären Linie differenzieren, entwickeln sie sich bei vorliegendem PPARγ entlang des adipogenen Differenzierungswegs. Das Gleichgewicht zwischen beiden Faktoren und ihr Zusammenspiel stellen einen wichtigen Bereich in der Osteoporoseforschung dar. In dieser Dissertation wurde durch Runx2-Suppression bzw. Runx2-Überexpression die Rolle dieses Faktors in pHOB und SCP1-Zellen erfasst und die Interaktion zwischen Runx2 und PPARγ untersucht. Der Runx2-Knockdown’ erfolgte mittels RNA-Interferenz, die Runx2-Überexpression durch ein Runx2 exprimierendes Plasmid. In RT-PCRs wurden mRNA-Messungen durchgeführt. Die Proteinbestimmung erfolgte im ‚Westernblot’. Der funktionelle Einfluss der Runx2-Überexpression auf die PPARγ-Transkription wurde durch Kotransfektion des an Luziferase gekoppelten PPARg-Promotorgens erfasst. Die funktionelle Aktivität des PPARg-Proteins wurde durch die Transfektion des an Luziferase gekoppelten PPRE-Gens gemessen. Promotoraktivität und Funktionalität der Proteine wurden in Luziferase-Reportergenassays erfasst. Unter basalen Kulturbedingungen differenzierten sich pHOB osteogen. Durch zweimalige siRunx2-Transfektion gelang auf mRNA-Ebene eine suffiziente Runx2-Suppression über 29 Tage auf durchschnittlich 10,1%. Neben einer Steigerung der PPARγ-mRNA nach sieben Tagen konnte darunter auch eine Suppression der osteogenen Differenzierungsmarker OC und AP beobachtet werden. Ein ‚Rescue’ der supprimierten Runx2-Genexpression konnte durch osteogene Stimulation nicht erreicht werden. In den Runx2-/PPARγ-Interaktionsversuchen wurden SCP1-Zellen adipogen stimuliert, um die PPARγ2-mRNA und PPARγ-Promotoraktivität zu erhöhen. Darunter konnte ebenfalls eine gesteigerte Funktionalität des PPARγ-Proteins beobachtet werden. Durch Runx2-Überexpression wurde in SCP1-Zellen die PPARγ-Promotoraktivität und somit der Beginn der mRNA-Synthese gehemmt. Die PPARγ2-mRNA hingegen blieb unbeeinflusst. Die zentrale Rolle des Runx2 in der osteogenen Differenzierung scheint durch den Einfluss auf die osteogenen Marker OC und AP in pHOB bestätigt zu werden. Auch der Einfluss auf die adipogene Differenzierung erfolgt über Runx2. Im Rahmen dieser Dissertation konnte erstmalig die Hemmung des PPARγ-Promotors durch Runx2 beschrieben werden. Hierdurch werden die PPARγ-Transkription und somit voraussichtlich die Interaktion zwischen Adipogenese und Osteogenese beeinflusst.