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M1 Bent Brachvogel, Julia Etich

Mitochondriale Dysfunktion im Knorpel und ihre Auswirkungen auf die ECM und Gelenkshomöostase

Prof. Dr. Bent Brachvogel Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin
Experimentelle Neonatologie
Medizinische Fakultät, Universität zu Köln
Joseph-Stelzmann-Str. 52, 50931 Köln

Dr. Julia Etich

Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin
Experimentelle Neonatologie
Medizinische Fakultät, Universität zu Köln
Joseph-Stelzmann-Str. 52, 50931 Köln

Zusammenfassung

Komplexe Wechselwirkungen zwischen Chondrozyten und der sie umgebenden extrazellulären Matrix (EZM) stabilisieren das Knorpelgewebe und der Verlust dieses komplexen Zusammenspiels führt zur Degeneration des Knorpelgewebes. Mitochondrien könnten einen wichtigen Beitrag zur Aufrechterhaltung der EZM des Knorpels leisten, jedoch ist dieser molekulare Zusammenhang nur unzureichend untersucht.

Wir konnten zeigen, dass der Verlust der Mitochondrienfunktion im Knorpel zu Veränderungen der EZM-Zusammensetzung, einer frühzeitiger Schließung der Wachstumszone und dystrophischer Knochenbildung im Gelenk führt. Innerhalb der Forschergruppe wollen wir jetzt die molekularen Mechanismen verstehen, über die dysfunktionale Mitochondrien die Knorpel/ECM Homöostase beeinträchtigen und die Destabilisierung des Gelenks verursachen. Folgen für die Knorpel- und Knochenorganisation, die Entstehung von Entzündungsprozessen und den Metabolismus sollen definiert werden und die Zusammenhänge zwischen dysfunktionalen Mitochondrien und altersbedingten Knorpeldegeneration bestimmt werden.

Dieses Projekt wird einen wichtigen Beitrag bezüglich der Bedeutung von Mitochondrien für die EZM Homöostase, die Knorpel/Knochendifferenzierung und die Pathogenese von Gelenkerkrankungen leisten.

Publikationen

Georgieva VS, Etich J, Bluhm B, Zhu M, Frie C, Wilson R, Zaucke F, Bateman J, Brachvogel B 2020 Ablation of the miRNA Cluster 24 Has Profound Effects on Extracellular Matrix Protein Abundance in Cartilage. Int J Mol Sci 21(11):E4112.

Heilig J, Dietmar H, Brachvogel B, Paulsson M, Zaucke F, Niehoff A 2020 Collagen IX deficiency causes premature vascularization and ossification of murine femoral heads through an imbalance of pro- and antiangiogenic factors. Osteoarthritis Cartilage 28(7):988-999.

Etich J, Koch M, Wagener R, Zaucke F, Fabri M, Brachvogel B 2019 Gene Expression Profiling of the Extracellular Matrix Signature in Macrophages of Different Activation Status: Relevance for Skin Wound Healing. Int J Mol Sci 20(20).

Holzer T, Probst K, Etich J, Auler M, Georgieva VS, Bluhm B, Frie C, Heilig J, Niehoff A, Nüchel J, Plomann M, Seeger JM, Kashkar H, Baris OR, Wiesner RJ, Brachvogel B 2019 Respiratory chain inactivation links cartilage-mediated growth retardation to mitochondrial diseases. J Cell Biol 218(6):1853-1870.

Üstün Y, Reibetanz M, Brachvogel B, Nischt R, Eckes B, Zigrino P, Krieg T 2019 Dual role of laminin‑511 in regulating melanocyte migration and differentiation. Matrix Biol 80:59-71.

Weiland D, Brachvogel B, Hornig-Do HT, Neuhaus JFG, Holzer T, Tobin DJ, Niessen CM, Wiesner RJ, Baris OR 2018 Imbalance of Mitochondrial Respiratory Chain Complexes in the Epidermis Induces Severe Skin Inflammation. J Invest Dermatol 138(1):132-140.

Bergmeier V, Etich J, Pitzler L, Frie C, Koch M, Fischer M, Rappl G, Abken H, Tomasek JJ, Brachvogel B 2017 Identification of a myofibroblast-specific expression signature in skin wounds. Matrix Biol Aug 7. pii: S0945-053X(17)30084-7.

Bluhm B, Ehlen HWA, Holzer T, Georgieva VS, Heilig J, Pitzler L, Etich J, Bortecen T, Frie C, Probst K, Niehoff A, Belluoccio D, Van den Bergen J, Brachvogel B 2017 miR-322 stabilizes MEK1 expression to inhibit RAF/MEK/ERK pathway activation in cartilage. Development 144(19):3562-35771.

Etich J, Holzer T, Pitzler L, Bluhm B, Brachvogel B 2015 MiR-26a modulates extracellular matrix homeostasis in cartilage. Matrix Biol 43:27-34.

Wilson R, Norris EL, Brachvogel B, Angelucci C, Zivkovic S, Gordon L, Bernardo BC, Stermann J, Sekiguchi K, Gorman JJ, Bateman JF 2012 Changes in the chondrocyte and extracellular matrix proteome during post-natal mouse cartilage development. Mol Cell Proteomics 11(1):M111 014159.

Belluoccio D, Etich J, Rosenbaum S, Frie C, Grskovic I, Stermann J, Ehlen H, Vogel S, Zaucke F, von der Mark K, Bateman JF, Brachvogel B 2010 Sorting of growth plate chondrocytes allows the isolation and characterization of cells of a defined differentiation status. J Bone Miner Res 25(6):1267-1281.

Belluoccio D, Grskovic I, Niehoff A, Schlotzer-Schrehardt U, Rosenbaum S, Etich J, Frie C, Pausch F, Moss SE, Poschl E, Bateman JF, Brachvogel B 2010 Deficiency of annexins A5 and A6 induces complex changes in the transcriptome of growth plate cartilage but does not inhibit the induction of mineralization. J Bone Miner Res 25(1):141-153.