Unser Knochen ist alles andere als starr und unveränderlich. Er ändert seine Dicke, seine Zusammensetzung, ein wenig sogar seine Form – und das kontinuierlich im Laufe des Lebens. So reagiert er auf die Kraft der Muskeln, die an ihm ziehen. Um sich rundum ständig anzupassen, braucht das menschliche Skelett jeweils etwa ein Jahr. Die Zellen, die für diesen Vorgang verantwortlich sind, sitzen im Knochen selbst: Während sogenannte Osteoblasten neuen Knochen produzieren, knabbern Osteoklasten ihn wieder ab – je nachdem, wo gerade mehr oder weniger Knochenmasse gebraucht wird. Lange Zeit glaubte man, dass dieses Gleichgewicht von Auf- und Abbau nur durch Hormone gesteuert wird, die den Kalzium-Stoffwechsel beeinflussen. Denn Knochen enthält eine große Menge an Kalziumphosphat. Neuere Studien zeigen nun, dass auch das Immunsystem und sogar das Nervensystem beteiligt sind. Hiroshi Takayanagi von der Tokyo Medical and Dental University:
"Das Molekül Semaphorin 3 a zum Beispiel beeinflusst eigentlich das Wachstum von Nervenfasern und die Richtung, wohin sie wachsen, und wir haben entdeckt, dass es auch von den Osteoblasten freigesetzt wird, also von den knochenbildenden Zellen. Von da wirkt es auf Osteoklasten, die den Knochen wieder abbauen."
Dabei schicken die Osteoblasten Botenstoffe an die Osteoklasten, die diese zum Wachstum brauchen. Die Osteoblasten schaffen sich sozusagen ihren eigenen Arbeitsplatz. Wie auf einer Baustelle, wo erst das Alte abgerissen werden muss, damit man etwas Neues bauen kann. Wenn Semaphorin 3a nun vorhanden ist, kann die Botschaft der Osteoblasten keine Reaktion mehr auslösen. Dementsprechend werden die Osteoklasten nicht aktiv und der Knochen bleibt erhalten. Das hat die japanische Forschergruppe zunächst im Labor herausgefunden. Was Takayanagi wirklich erstaunt hat, war die Entdeckung, dass Semaphorin 3a noch weitere positive Effekte auf den Knochen hat.
"Semaphorin 3a hemmt nicht nur diese Osteoklasten, sondern es stimuliert auch die Entwicklung von knochenbildenden Zellen aus Vorläuferzellen und damit die Entstehung von neuem Knochen."
Somit beeinflusst es beide Strecken: Den Aufbau und den Abbau. Nach Ansicht von Takayanagi könnte es damit das langgesuchte Molekül sein, welches Osteoblasten und Osteoklasten so verknüpft, dass am Ende mehr Knochenmasse entsteht. Diesen Effekt konnte der Forscher nämlich schon an Mäusen nachweisen, denen er Semaphorin 3a gespritzt hatte. Sie haben mehr Knochenmasse zugelegt als Mäuse, die keines oder nur Kochsalz bekommen hatten. Jetzt hofft Takayanagi, dass Semaphorin 3a auch beim Menschen gegen Osteoporose und andere Knochenkrankheiten hilft. Vorausgesetzt, es unterliegt demselben Wirkmechanismus wie bei den Mäusen.
"Wenn man gleichzeitig den Knochenaufbau stimulieren und die Aktivität der Osteoklasten hemmen kann, dann wäre es das ideale Medikament gegen Osteoporose, denn wir beeinflussen beide Seiten des Knochenstoffwechsels."
Nicht ganz so euphorisch sehen das andere Wissenschaftler, die sich mit dem Thema Knochen beschäftigen. So gibt Franz Jakob vom Orthopädischen Zentrum für Muskuloskelettale Forschung der Universität Würzburg zu bedenken, dass Semaphorin 3a eben keine rein knochenspezifische Wirkung habe. Dadurch sei die Gefahr, dass unerwünschte Nebenwirkungen in anderen Systemen oder Organen auftreten, zumindest gegeben.
Im Falle von Semaphorin 3a wären das beispielsweise Nebenwirkungen am Nervensystem. Zwar haben die Mäuse, die mit dem neuen Stoff behandelt wurden, keine Nebenwirkungen gezeigt, doch ehe aus dem mäusetauglichen Wirkstoff ein fertiges Arzneimittel wird, kann es noch einige Jahre dauern.
"Das Molekül Semaphorin 3 a zum Beispiel beeinflusst eigentlich das Wachstum von Nervenfasern und die Richtung, wohin sie wachsen, und wir haben entdeckt, dass es auch von den Osteoblasten freigesetzt wird, also von den knochenbildenden Zellen. Von da wirkt es auf Osteoklasten, die den Knochen wieder abbauen."
Dabei schicken die Osteoblasten Botenstoffe an die Osteoklasten, die diese zum Wachstum brauchen. Die Osteoblasten schaffen sich sozusagen ihren eigenen Arbeitsplatz. Wie auf einer Baustelle, wo erst das Alte abgerissen werden muss, damit man etwas Neues bauen kann. Wenn Semaphorin 3a nun vorhanden ist, kann die Botschaft der Osteoblasten keine Reaktion mehr auslösen. Dementsprechend werden die Osteoklasten nicht aktiv und der Knochen bleibt erhalten. Das hat die japanische Forschergruppe zunächst im Labor herausgefunden. Was Takayanagi wirklich erstaunt hat, war die Entdeckung, dass Semaphorin 3a noch weitere positive Effekte auf den Knochen hat.
"Semaphorin 3a hemmt nicht nur diese Osteoklasten, sondern es stimuliert auch die Entwicklung von knochenbildenden Zellen aus Vorläuferzellen und damit die Entstehung von neuem Knochen."
Somit beeinflusst es beide Strecken: Den Aufbau und den Abbau. Nach Ansicht von Takayanagi könnte es damit das langgesuchte Molekül sein, welches Osteoblasten und Osteoklasten so verknüpft, dass am Ende mehr Knochenmasse entsteht. Diesen Effekt konnte der Forscher nämlich schon an Mäusen nachweisen, denen er Semaphorin 3a gespritzt hatte. Sie haben mehr Knochenmasse zugelegt als Mäuse, die keines oder nur Kochsalz bekommen hatten. Jetzt hofft Takayanagi, dass Semaphorin 3a auch beim Menschen gegen Osteoporose und andere Knochenkrankheiten hilft. Vorausgesetzt, es unterliegt demselben Wirkmechanismus wie bei den Mäusen.
"Wenn man gleichzeitig den Knochenaufbau stimulieren und die Aktivität der Osteoklasten hemmen kann, dann wäre es das ideale Medikament gegen Osteoporose, denn wir beeinflussen beide Seiten des Knochenstoffwechsels."
Nicht ganz so euphorisch sehen das andere Wissenschaftler, die sich mit dem Thema Knochen beschäftigen. So gibt Franz Jakob vom Orthopädischen Zentrum für Muskuloskelettale Forschung der Universität Würzburg zu bedenken, dass Semaphorin 3a eben keine rein knochenspezifische Wirkung habe. Dadurch sei die Gefahr, dass unerwünschte Nebenwirkungen in anderen Systemen oder Organen auftreten, zumindest gegeben.
Im Falle von Semaphorin 3a wären das beispielsweise Nebenwirkungen am Nervensystem. Zwar haben die Mäuse, die mit dem neuen Stoff behandelt wurden, keine Nebenwirkungen gezeigt, doch ehe aus dem mäusetauglichen Wirkstoff ein fertiges Arzneimittel wird, kann es noch einige Jahre dauern.
