Beim Phospatdiabetes ist der Knochenstoffwechsel aufgrund eines Gendefekts beeinträchtigt. Wie genau diese Beeinträchtigungen aussehen, konnte ein Forscherteam nun mit einem besonderen bildgebenden Verfahren untersuchen.
Die als Phosphatdiabetes bekannte X-chromosomale Hypophosphatämie (XLH) ist eine seltene Stoffwechselerkrankung der menschlichen Knochen, die mit einem starken Phosphatverlust verbunden ist. Die Folgen des Gendefekts treten bereits in Kindheit und Jugend auf und beeinträchtigen die Lebensqualität teils massiv.
Eine aktuelle Studie des Helmholtz Munich unter Beteiligung der Veterinärmedizinischen Universität Wien entschlüsselte mittels bildgebender Massenspektrometrie (MSI) erstmals wichtige Mechanismen, die dem veränderten Knochenstoffwechsel bei XLH zugrunde liegen.
Viele biologische Prozesse beruhen auf streng regulierten Phosphatspiegeln – eine Abweichung von der normalen Phosphathomöostase führt zu zahlreichen Symptomen. Die auffälligsten klinischen Probleme bei Patienten mit XLH, wie Beindeformitäten, Zahnerkrankungen, Skelettschmerzen und Frakturen, werden durch eine beeinträchtigte Mineralisierung der Knochen verursacht.
Patienten mit XLH weisen erhöhte Spiegel des aus dem Knochen stammenden Hormons FGF23 (Fibroblast Growth Factor 23) auf, welches die Phosphathomöostase reguliert. Verursacht wird die Erbkrankheit durch inaktivierende Mutationen im Phosphat-regulierenden Endopeptidase-Homolog X-linked (PHEX)-Gen. Wie das PHEX-Gen den Stoffwechsel im Knochen verändert, war bisher jedoch unklar.
Das Forscherteam charakterisierte nun mittels MSI die metabolischen Veränderungen bei XLH. Untersucht wurde dafür das Knochengewebe einer Mauslinie, die ebenso wie XLH-Patienten eine PHEX-Genmutation und einen XLH-ähnlichen Phänotyp aufweist. „Wir identifizierten eine Hochregulierung in mehreren biochemischen Wegen entlang des Mineralisierungsinhibitors Pyrophosphat in der Knochenmatrix der Mäuse. Darüber hinaus zeigte die von uns eingesetzte Bildgebungstechnik komplexe Veränderungen im Metabolismus von Pentosephosphat, Purinen und Pyrimidinen und Phospholipiden in den Knochen der Mäuse“, erklärt Studien-Co-Autor Reinhold G. Erben, Leiter der Abteilung für Physiologie, Pathophysiologie und experimentelle Endokrinologie der Vetmeduni.
Den Wissenschaftlern zufolge eröffnet die kürzlich in JCI Insight erschienene Studie wichtige neue Einblicke in die Mechanismen, die dem anormalen Knochenstoffwechsel bei XLH zugrunde liegen, und belegt erstmals den Nutzen von MSI-Techniken für die Metabolomik von Knochen. „Unsere Studie zeigt das große Potenzial von ‚Spatial Metabolomics‘ im Knochengewebe und eröffnet damit neue Ansätze zur Erforschung eines breiten Spektrums von Knochenerkrankungen,“ erläutert Axel Walch, Leiter der Abteilung Analytische Pathologie bei Helmholtz Munich. Aus den Erkenntnissen dieser Grundlagenforschung ergeben sich darüber hinaus auch neue potenzielle Ansatzpunkte zur Behandlung der Erkrankung.
Dieser Artikel beruht auf einer Pressemitteilung der Veterinärmedizinischen Universität Wien. Die Originalpublikation haben wir euch hier und im Text verlinkt.
Bildquelle: Ibrahim Mushan, unsplash.
