Osteoetabolismus

Copyright: Uniklinikum Erlangen/Simone Kessler

Leitung: Dr. rer. nat. Carina Scherbel (geb.Scholtysek)

In unserer Gruppe konzentrieren wir uns auf den intrazellulären Stoffwechsel im Zusammenhang mit der Dynamik und den Funktionen von Immun- und Knochenzellen. Da metabolische Umprogrammierung und veränderte Bioenergetik inzwischen als Kennzeichen bei der Entstehung von Entzündungen und Knochenzerstörungen identifiziert wurden, legen wir einen besonderen Schwerpunkt auf die Identifizierung neuartiger Angriffspunkte für immunmetabolische Kontrollpunkte im Zusammenspiel von epigenetischer Umprogrammierung und Zellstoffwechsel.

  • Entschlüsselung der immunmetabolischen Reaktion von Makrophagen während der Beseitigung apoptotischer Zellen und der Beendigung der Entzündung

Die Beseitigung apoptotischer Zellen (ACs) durch Makrophagen (MФs) fördert eine tiefgreifende entzündungshemmende Umprogrammierung dieser Phagozyten und ermöglicht dadurch das Abklingen von Entzündungen und die Wiederherstellung der Gewebehomöostase. Die molekularen Mechanismen, die diese entzündungsfördernde Umstellung der MФs regulieren, sind noch weitgehend unklar, tragen aber wesentlich zur Beendigung der Entzündung bei.
In unserem Projekt konzentrieren wir uns auf die Identifizierung neuartiger Modulatoren, die zu diesen metabolischen und epigenetischen Veränderungen in MФs beitragen. Der zelluläre Stoffwechsel und das Epigenom stehen in einer bidirektionalen Wechselwirkung zueinander. Daher wollen wir die zugrundeliegenden Mechanismen besser verstehen und ihre Bedeutung für die Behebung von Entzündungen und menschlichen Krankheiten ermitteln.

  • Verständnis des metabolisch-epigenetischen Crosstalks während der Osteoklastenbildung und des Knochenumsatzes

Osteoklasten spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Knochenmasse, und eine übermäßige Osteoklastenbildung ist an verschiedenen Pathologien beteiligt, darunter Osteoporose oder Gelenkzerstörung bei Autoimmunarthritis. Während die molekularen Vorgänge, die die Osteoklastendifferenzierung und -aktivierung auslösen, eingehend untersucht wurden, ist das Wissen über den Zellstoffwechsel und seine Auswirkungen auf die Funktion der Osteoklasten noch begrenzt.
In diesem Projekt wollen wir eine bioenergetische Karte erstellen, um die Stoffwechseldynamik während der Osteoklastenbildung zu entschlüsseln und neue Regulatoren des Knochenumsatzes zu identifizieren. Da sich Veränderungen im zellulären Stoffwechsel und die Umgestaltung des Chromatins gegenseitig beeinflussen, werden wir einen besonderen Schwerpunkt auf die Wechselwirkungen zwischen dem Stoffwechsel und Veränderungen im epigenetischen Profil der Osteoklasten und des osteoklastenvermittelten Knochenumsatzes legen.

Carina Scherbel (née Scholtsek)Arbeitsgruppenleiterin
Cornelia Stoll

Medizinisch-technische Assistentin

Alexandra Correa Zamora

Medizinisch-technische Assistentin

Agnus Monica Davisnaturwissenschaftliche Doktorandin
Thea Hofmannmedizinische Doktorandin
Linus Wintermedizinischer Doktorand

2024-2028                                        DIONE SFB TRR 369/1

2024-2025                                        IZKF Elan (P132 / Aktenzeichen: 23-03-15-1-Scholtysek)

2019-2023                                        DFG First Time Applicant (SCHE 2062/1-1)

2014-2015                                       IZKF Starting Grant

  1. Caspase-8 promotes scramblase-mediated phosphatidylserine exposure and fusion of osteoclast precursors. (2024). Nature Bone Research. Krishnacoumar B, Stenzel M, Garibagaoglu H, Omata Y, Sworn RL, Hofmann T, Ipseiz N, Czubala MA, Steffen U, Maccataio A, Stoll C, Böhm C, Herrmann M, Uderhardt S, Jenkins RH, Taylor PR, Grüneboom A, Zaiss MM, Schett G, Krönke G, Scholtysek C.
  2. Transferrin receptor 2 mitigates periodontitis-driven alveolar bone loss. (2024). J Cell Physiol. Lösser L, Ledesma-Colunga MG, Andrés Sastre E, Scholtysek C, Hofbauer LC, Noack B, Baschant U, Rauner M.
  3. Metabolic reprogramming of osteoclasts represents a therapeutic target during the treatment of osteoporosis. (2020). Nature Scientific Reports. 10(1):21020. Taubmann J, Krishnacoumar B, Böhm C, Faas M, Müller DIH, Adam S, Stoll C, Böttcher M, Mougiakakos D, Sonnewald U, Hofmann J, Schett G, Krönke G, Scholtysek C.
  4. PPARδ-mediated mitochondrial rewiring of osteoblasts determines bone mass. (2020). Scientific Reports. 10(1):8428. Müller DIH, Stoll C, Palumbo-Zerr K, Böhm C, Krishnacoumar B, Ipseiz N, Taubmann J, Zimmermann M, Böttcher M, Mougiakakos D, Tuckermann J, Djouad F, Schett G, Scholtysek C, Krönke G. (2020)
  5. NR4A1 Regulates Motility of Osteoclast Precursors and Serves as Target for the Modulation of Systemic Bone Turnover. (2018). Journal Bone and Mineral Research. Scholtysek C, Ipseiz N, Böhm C, Krishnacoumar B, Stenzel M, Czerwinski T, Palumbo-Zerr K, Rothe T, Weidner D, Klej A, Stoll C, Distler J, Tuckermann J, Herrmann M, Fabry B, Goldmann WH, Schett G, Krönke G.
  6. PPARβ/δ governs Wnt signaling and bone turnover. (2013). Nature Medicine. Scholtysek C, Katzenbeisser J, Fu H, Uderhardt S, Ipseiz N, Stoll C, Zaiss MM, Stock M, Donhauser L, Böhm C, Kleyer A, Hess A, Engelke K, David JP, Djouad F, Tuckermann JP, Desvergne B, Schett G, Krönke G.