| Einleitung: Der menschliche Knochen unterliegt im Rahmen des „Bone remodelling“ einem ständigen Umbau. Er besitzt die Fähigkeit entsprechend äußerer und innerer mechanischer Einflüsse zu adaptieren. Regelmäßige physikalische Belastung ist ein essentieller Faktor für die Erhaltung einer physiologischen Knochenqualität. Im Gegensatz dazu, kommt es durch Entlastungsphasen schon nach kurzer Zeit zu messbaren Veränderungen im Knochenstoffwechsel. Die molekularbiologischen Grundlagen dieser Veränderungen sind bis heute weitestgehend unklar. Die vorliegende Diplomarbeit gibt einen Überblick über die Biologie und Physiologie des Knochens, sowie dessen Metabolismus. Im speziellen wird eine Immobilisationsstudie hinsichtlich molekularbiologischer Veränderungen des Knochenstoffwechsels analysiert.
Material und Methoden: 12 Probanden nahmen an einer 21-tägigen Immobilisationsstudie teil und wurden in 3 Gruppen zu jeweils 4 Personen aufgeteilt: Bettruhe (BR), Bettruhe mit Trainingseinheiten (BR+EX) und Bettruhe mit Training und spezieller Diät (BR+EX+Diet). Aus Kostengründen wurden nur 3 Personen von den ursprünglichen 4, aus jeder Gruppe der ersten Kampagne ausgewählt und untersucht. Blutproben wurden am Anfang und Ende der Studie gewonnen. Die gesamte mRNA wurde extrahiert und durch Anwendung von Mikrochip DNA Technologie auf Veränderungen im Transkriptom analysiert. Gene Spring und Ingenuity Pathway Analysis (IPA) wurden zur biologischen Interpretation verwendet.
Ergebnisse: Mittels IPA konnten 15 Gene in der BR Gruppe, 33 Gene in der BR+EX Gruppe und 16 Gene in der BR+EX+Diet Gruppe identifiziert werden, die sich in ihrer Expression mindestens um den Faktor 1,5 unterschieden. Für ein besseres biologisches Verständnis und Interpretation wurden die 16 Gene der BR Gruppe mit jenen der Behandlungsgruppen (BR+EX, BR+EX+Diet) verglichen.
Diskussion: Anhand der Transkriptom Analyse konnten Unterschiede in der Genexpression abhängig vom Behandlungstyp festgestellt werden. Die 16 unterschiedlich exprimierten Gene der BR Gruppe spielen eine wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel und in der Mechanotransduktion. Die Microarray DNA Analyse von Blutproben stellt eine geeignete Methode dar, um frühe biologische Veränderungen aufgrund von Immobilisation festzuhalten. |
