Osteoprotegerin

Osteoprotegerin (OPG), auch bekannt als osteoclastogenesis inhibitory factor (OCIF), oder tumor necrosis factor receptor superfamily member 11B (TNFRSF11B), ist ein Protein, das im Menschen vom TNFRSF11B-Gen kodiert wird.[1] Osteoprotegerin ist ein Cytokin-Rezeptor und gehört zur TNF-Rezeptor-Superfamilie.

Struktur

Osteoprotegerin ist ein basisches Glycoprotein mit 401 Aminosäuren, die in 7 Domänen angeordnet sind. Man findet es als 60-kDa-Monomer oder 120-kDa-Dimer, verbunden mit Disulfidbrücken.[2]

Funktion

Osteoprotegerin ist ein Decoy-Rezeptor (Lockvogel) für receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL). Durch die Bindung von RANKL hemmt OPG NF-κB, der ein zentraler und schnell agierender Transkriptionsfaktor für Gene des Immunsystems ist, sowie ein Schlüsselregulator für Entzündungsreaktionen, Immunität und Zellüberleben bzw. Differenzierung.[3] Die Menge an Osteoprotegerin wird beeinflusst von Calcium-Kanälen wie Cav1.2. OPG kann die Produktion von Osteoklasten regulieren, indem es die Differenzierung der Osteoklast-Vorläufer hemmt. Die OPG-Bindung an RANKL auf dem Osteoblast blockiert die RANKL-Rezeptor-Interaktion zwischen Osteoblasten und Osteoklast-Vorläufern. Dies resultiert in der Hemmung der Differenzierung des Osteoklast-Vorläufers zum Osteoklast.

Regulation and therapeutische Anwendungen

Die Osteoprotegerin-Produktion wird in vivo stimuliert vom Hormon Östrogen[4] und vom Medikament Strontiumranelat. Denosumab ist ein Pharmazeutikum, das wie Osteoprotegerin als ein Lockvogelrezeptor für RANKL agiert.

Rekombinantes humanes Osteoprotegerin agiert spezifisch auf Knochen. Es erhöht die Knochendichte und Knochenmenge. Der Space-Shuttle-Flug STS-108 (2001) testete Effekte des Osteoprotegerin auf Mäuse in Schwerelosigkeit. Man fand, dass die Mineralisation in den Knochen erhalten blieb und die Aufnahme von Mineralien verbessert war.[5][6] Osteoprotegerin wurde auch experimentell benutzt, um Frauen bei postmenopausaler Osteoporose zu helfen, bzw. Patienten mit Knochenmetastasen.

Klinische Signifikanz

Erhöhte OPG-Mengen wurden aber auch assoziiert mit Herzkrankheiten[7] und schweren psychischen Erkrankungen.[8]

Mutationen in diesem Gen finden sich auch beim Juvenilen Morbus Paget.[9]

Einzelnachweise

1. Simonet WS, Lacey DL, Dunstan CR, Kelley M, Chang MS, Lüthy R, Nguyen HQ, Wooden S, Bennett L, Boone T, Shimamoto G, DeRose M, Elliott R, Colombero A, Tan HL, Trail G, Sullivan J, Davy E, Bucay N, Renshaw-Gegg L, Hughes TM, Hill D, Pattison W, Campbell P, Sander S, Van G, Tarpley J, Derby P, Lee R, Boyle WJ: Osteoprotegerin: a novel secreted protein involved in the regulation of bone density. In: Cell. 89. Jahrgang, Nr. 2, April 1997, S. 309–19, doi:10.1016/S0092-8674(00)80209-3, PMID 9108485. 
2. Schoppet M, Preissner KT, Hofbauer LC: RANK ligand and osteoprotegerin: paracrine regulators of bone metabolism and vascular function. In: Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 22. Jahrgang, Nr. 4, April 2002, S. 549–53, doi:10.1161/01.ATV.0000012303.37971.DA, PMID 11950689. 
3. Krakauer T: Nuclear factor-kappaB: fine-tuning a central integrator of diverse biologic stimuli. In: Int. Rev. Immunol. 27. Jahrgang, Nr. 5, 2008, S. 286–92, doi:10.1080/08830180802317957, PMID 18853340. 
4. Khosla S: Minireview: the OPG/RANKL/RANK system. In: Endocrinology. 142. Jahrgang, Nr. 12, Dezember 2001, S. 5050–5, doi:10.1210/en.142.12.5050, PMID 11713196. 
5. Commercial Biomedical Testing Module: Effects of Osteoprotegerin on Bone Maintenance in Microgravity (CBTM). U.S. National Aeronautics and Space Administration (NASA), archiviert vom Original am 23. August 2007; abgerufen am 28. Juni 2014. 
6. Bateman TA, Countryman S: Osteoprotegerin and bone loss associated with spaceflight. In: Drug Discov. Today. 7. Jahrgang, Nr. 8, April 2002, S. 456–7, doi:10.1016/S1359-6446(02)02260-2, PMID 11965392. 
7. Venuraju SM, Yerramasu A, Corder R, Lahiri A: Osteoprotegerin as a predictor of coronary artery disease and cardiovascular mortality and morbidity. In: J. Am. Coll. Cardiol. 55. Jahrgang, Nr. 19, Mai 2010, S. 2049–61, doi:10.1016/j.jacc.2010.03.013, PMID 20447527. 
8. Hope S, Melle I, Aukrust P, Agartz I, Lorentzen S, Steen NE, Djurovic S, Ueland T, Andreassen OA: Osteoprotegerin levels in patients with severe mental disorders. In: J Psychiatry Neurosci. 35. Jahrgang, Nr. 5, September 2010, S. 304–10, doi:10.1503/jpn.090088, PMID 20569643, PMC 2928283 (freier Volltext). 
9. Eintrag zu Paget-Syndrom, juveniles. In: Orphanet (Datenbank für seltene Krankheiten)