Molekulare Interaktionen des neuronalen und muskuloskelettalen Systems

Skelettmuskeln bilden zusammen mit sensorischen und somatisch-motorischen Neuronen die funktionellen Einheiten für die Fortbewegung. Der kontinuierliche adaptive Umbau dieser Muskeln als Reaktion auf Training, Schädigung, Krankheit oder Alterung ist daher neben einem physiologisch gesunden Zustand von Knochen, Sehnen und Knorpeln eine wesentliche Voraussetzung für die Lebensfähigkeit des gesamten Organismus.

Entwicklung und Regeneration der Skelettmuskulatur lassen sich in verschiedene Phasen der Proliferation, Migration und Fusion von muskelspezifischen Vorläufer- (Myoblasten) oder Stammzellen (Satellitenzellen) während der Entwicklung bzw. im Erwachsenenalter einteilen. Jeder Schritt beruht auf einer komplexen autokrinen und parakrinen Signalkaskade aus Liganden-Rezeptor-Bindung, intrazellulären Downstream-Molekülen und transkriptionellen Veränderungen innerhalb und zwischen den verschiedenen muskuloskelettalen Elementen.

Durch den Einsatz von systemischen oder konditionalen Maus-Knockout-Modellen konnten wir erste Hinweise liefern, dass periphere Nerven die Myoblastenmigration während der Entwicklung beeinflussen können. Um das Wissen über diese engen Interaktionen zwischen dem peripheren Nervensystem und dem muskuloskelettalen System zu vertiefen, nutzen wir grundlegende in vitro Assays, in vivo Modelle, moderne Gene-Editing-Methoden (Gain- und Loss-of-Function) und verschiedene OMICs.

Ein zukünftiges umfassendes Verständnis der engen Interaktion der muskuloskelettalen Elemente während der Entwicklung, im Erwachsenenalter und bei verschiedenen muskelbezogenen Erkrankungen, wie z.B. der kongenitalen Muskeldystrophie (CMD) oder der Sarkopenie, wird dazu beitragen, neuartige therapeutische Maßnahmen zur Heilung dieser schweren Erkrankungen zu entwickeln.