Wissenschaftler entdecken genetische Komponenten, die mit der Knochendichte bei jungen Menschen zusammenhängen

Wissenschaftler entdecken genetische Komponenten, die mit der Knochendichte bei jungen Menschen zusammenhängen

Forscher am Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) entdeckten wichtige genetische Komponenten, die die Knochendichte bei Kindern und Jugendlichen beeinflussen. Diese Informationen könnten dabei helfen, pädiatrische Patienten zu identifizieren, die von Strategien zur Verbesserung ihrer Knochengesundheit in jungen Jahren profitieren könnten, die ihnen dabei helfen, gesunde Knochen zu erhalten und Frakturen im Erwachsenenalter vorzubeugen.

Viele Kinder erleiden aufgrund von Unfällen Frakturen und erholen sich schnell. Es gibt jedoch viele Gründe, warum Kinder schwache Knochen haben oder das Risiko haben, brüchige Knochen zu entwickeln. Chronische Gesundheitszustände, diätetische Einschränkungen und die Verwendung von Steroiden wirken sich alle auf den Knochenmineralstoffwechsel aus. Die Genetik spielt eine zusätzliche Rolle, und während die meisten Studien an Erwachsenen durchgeführt wurden, für die eine Fraktur lebensbedrohlich sein könnte, ist die Rolle der Genetik bei der Beeinflussung der Knochenmineraldichte im Kindesalter historisch gesehen viel weniger verstanden. Zwei aktuelle Studien von CHOP-Forschern untersuchten die Bedeutung genetischer und genomischer Informationen für das Verständnis der Knochenentwicklung bei Kindern.

Die erste Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Genombiologieuntersuchten genetische Signale im Zusammenhang mit der Knochenmineraldichte, die zuvor durch genomweite Assoziationsstudien (GWAS) bei Erwachsenen und Kindern identifiziert wurden. Frühere Studien konnten kein ursächliches Gen identifizieren, das mit diesen Signalen verknüpft ist.

Das Verständnis des ursächlichen Gens hing mit der Dynamik zwischen Osteoblasten, die neues Knochengewebe bilden, und Osteoklasten, die altes Knochengewebe abbauen, zusammen. Wenn Kinder heranwachsen, sind Osteoblasten viel aktiver, um das richtige Knochenwachstum zu fördern.

Die Forscher verwendeten CRISPRi – das hilft, die Genexpression zu unterdrücken, ohne die DNA zu schneiden, wie CRISPR-basierte Therapien – und identifizierten vier Gene (ARID5B, CC2D1B, EIF4G2Und NCOA3), die mit Osteoblasten und ihrer Reifungsfähigkeit verbunden sind. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass viele genetische Signale, die mit der Knochenmineraldichte verbunden sind, auch Auswirkungen auf andere Gewebe haben, was darauf hindeutet, dass die Knochendichte auf andere potenzielle Gesundheitsprobleme hinweisen könnte.

„Mit diesen Informationen hoffen wir, diese Signale speziell in der Pädiatrie weiter zu untersuchen und dabei zu helfen, herauszufinden, bei welchen Kindern die Wahrscheinlichkeit einer Fraktur höher ist, um ihre Knochengesundheit ein Leben lang zu optimieren“, sagte der leitende Studienautor Struan FA Grant, PhD, Direktor des Center for Spatial and Functional Genomics und des Daniel B. Burke-Stiftungslehrstuhls für Diabetesforschung am CHOP.

Die zweite Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift für Knochen- und Mineralforschungverwendeten einen polygenen Risiko-Score namens genetische quantitative Ultraschallgeschwindigkeit des Schalls (gSOS). gSOS wurde zuvor zur Untersuchung des Frakturrisikos bei Erwachsenen verwendet, und CHOP-Forscher wollten herausfinden, ob es mit der Knochengesundheit bei Kindern zusammenhängt. Diese Studie nutzte zwei Beobachtungsstudien und zugehörige genetische Daten, die Bone Mineral Density in Childhood Study (BMDCS) sowie Daten des CHOP Center for Applied Genomics aus mehr als zwei Jahrzehnten.

Die Studie ergab, dass ein höherer gSOS-Score in beiden Beobachtungsstudien mit einer höheren Knochenmineraldichte an mehreren Skelettstellen und einer geringeren Bruchwahrscheinlichkeit verbunden war. Dies ist besonders wichtig, da die Untersuchung der Forscher eine Vielzahl von Faktoren berücksichtigte, darunter Geschlecht, Pubertätsstadium, Kalziumgehalt in der Nahrung, Größe, Gewicht und BMI sowie Unfälle, die zu Brüchen hätten führen können.

Unsere Studie ergab, dass die Genetik über die gesamte Lebensspanne hinweg eine wichtige Rolle bei der Knochendichte spielt. Wir waren sehr überrascht zu sehen, dass der polygene Risiko-Score genau vorhersagen konnte, bei welchen Patienten das Risiko einer Fraktur höher ist, und zwar sogar unter Berücksichtigung der normalen Aktivitäten in der Kindheit, die wir am ehesten mit Knochenbrüchen in Verbindung bringen.“

Babette S. Zemel, PhD, leitende Studienautorin, Professorin für Pädiatrie am CHOP

Beide Methoden könnten möglicherweise genutzt werden, um die Knochengesundheit früher im Leben zu verbessern. Eine gute Ernährung und regelmäßige körperliche Betätigung unter Belastung, insbesondere Sportarten wie Volleyball und Basketball, seien zwar wichtig für die Knochengesundheit, sagte Zemel, diese seien aber nach wie vor besonders hilfreich für die Verbesserung der Knochengesundheit, selbst wenn das genetische Risiko eines Bruchs hoch sei.

Die erste Studie wurde durch den Gates Grubstake Award der University of Colorado unterstützt, die National Science Foundation gewährt DMS 2113072 und DMS 2310654, die National Institutes of Health gewähren R01AI154773, R01DK122586, UL1 TR001878, R01 HD100406, R01 AG072705 und UM1 DK126194, die Henry-Ruppenthal-Familienprofessur für Bioingenieurwesen und orthopädische Chirurgie und der Daniel B. Burke-Stiftungslehrstuhl für Diabetesforschung.

Die zweite Studie wurde durch die National Institutes of Health-Zuschüsse R01HD100406, R01HD58886 und UL1TR000077 sowie den Daniel B. Burke Endowed Chair for Diabetes Research unterstützt. Die Bone Mineral Density in Childhood Study (BMDCS) wurde auch durch die Verträge N01-HD-1-3228, -3329, -3330, -3331, -3332, -3333 des Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development unterstützt.

Quellen: