Knochenmorphogenetische Proteine
Englisch: bone morphogenetic proteins
1. Definition
Die knochenmorphogenetischen Proteine, kurz BMPs, sind Wachstumsfaktoren und gehören zur TGF-β-Superfamilie, eine Untergruppe der Zytokine. Bis heute sind ca. 20 verschiedene BMP-Typen bekannt, BMP2 und BMP7 sind davon am besten erforscht. Ihr Signalweg führt über extrazelluläre Serin/Threonin-Kinase-Rezeptoren und setzt sich intrazellulär über SMAD-Proteine fort, die im Zellkern auf die Gentranskription wirken.
2. Funktion
Die BMPs sind sowohl prä- als auch postnatal an der Entwicklung des Bewegungsapparates aber auch am Halten des Gleichgewichts zwischen Gewebeaufbau und -abbau beteiligt.
2.1. Embryonalentwicklung
Im Embryo sind die BMPs vor allem für die Knorpelentwicklung wichtig. Des Weiteren spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Herzentwicklung sowie bei der Bildung der Neuralleiste. Eine weitere wichtige Funktion haben sie für die Selbsterneuerung der embryonalen Stammzellen.
2.2. Postnatal und im Erwachsenen
Auch später sind die BMPs noch von Bedeutung: Sie sind an der Bildung von Knochen, Knorpel, Bändern und Sehnen beteiligt. Unabhängig davon sind sie auch in der Regulation von Zellproliferation, -überleben, -differenzierung und Apoptose aktiv.
2.3. BMP-Typen[1]
| BMP-Typ | Funktion |
|---|---|
| BMP2 | Induziert Knochen und Knorpelbildung; Schlüsselfunktion in der Differenzierung von Osteoblasten |
| BMP3 | Induziert Knochenbildung |
| BMP4 | Reguliert Bildung der Zähne, Knochen und Extremitäten aus dem Mesoderm; Reparatur von Knochenbrüchen |
| BMP5 | Beteiligt an Knorpelentwicklung |
| BMP7 | Schlüsselfunktion in der Differenzierung von Osteoblasten; Schlüsselfunktion in Nierenentwicklung; induziert die Produktion von SMAD1 |
| BMP8 | Beteiligt an Knochen- und Knorpelentwicklung |
| BMP9 | Fördert die Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen zu Knorpelzellen |
| BMP10 | Spielt eine Rolle in der Bildung der Trabekel im embryonalen Herz. |
3. Klinische Anwendung
Die Orthopädie macht sich den knochenbildenden Effekt zu Nutzen und verwendet BMP2 für die Therapie von nicht heilenden Knochenbrüchen, Osteoporose oder anderen Knochendefekten. Ein noch neues Anwendungsgebiet ist die Versteifung von z.B. Wirbelkörpern. Dazu wird BMP-2 lokal appliziert, was zur Knochenbildung im Spalt zwischen den Wirbelkörpern führt.
4. Quellen
- ↑ Xiao,Y. et al "Bone morphogenetic protein" in Biochemical and Biophysical Research Communications Volume 362, Issue 3, 26 October 2007, Pages 550–553