Denne side blev automatisk oversat, og nøjagtigheden af ​​oversættelsen er ikke garanteret. Der henvises til engelsk version for en kildetekst.

Virkningen af ​​mitokondriel dysfunktion på menneskelig knoglecellemetabolisme og ombygning

1. oktober 2025 opdateret af: Anja Lisbeth Frederiksen, Aalborg University Hospital

Celle- og museundersøgelser tyder på, at mitokondriel dysfunktion kan forårsage ændret knoglestruktur.

Hypotese: Nedsat mitokondriel energiproduktion påvirker knoglecelleudvikling og aktivitet negativt.

Ved at sammenligne mennesker med den mitokondrielle DNA-variant, m.3243A>G, patogene varianter i POLG- eller TWNK-gener med raske kontroller, er målet at evaluere effekten af ​​mitokondriel dysfunktion på: 1: knoglecelleudvikling og -aktivitet i knoglemarvsstammen celler og blod.

2: knoglecellemetabolisme inklusive glukoseforbrug. 3: knoglestruktur vurderet ved elektronmikroskopi og μCT-scanninger af knoglebiopsier.

Studieoversigt

Status

Aktiv, ikke rekrutterende

Betingelser

Intervention / Behandling

Detaljeret beskrivelse

Intakt mitokondriel aktivitet inklusive tilstrækkelige energiforsyninger er afgørende for metaboliske aktive væv, dvs. skeletmuskulatur, hjerte og hjerne. Det menneskelige skelet repræsenterer et yderligere meget metabolisk aktivt væv; ikke desto mindre kan betydningen af ​​mitokondrernes rolle i menneskelig skeletknoglesundhed undersøges yderligere.

Knogleombygning udgør den koblede og kontinuerlige regenerative proces af knoglenedbrydning af knogleresorberende cellers osteoklaster (OC) efterfulgt af dannelse af knoglematrix af knogledannende osteoblaster (OB). Kvantitativ ubalance mellem resorption og dannelse resulterer i skeletlidelser med lav knoglemasse, herunder osteoporose, og dets øgede risiko for skrøbelighedsfrakturer.

Mitokondrier genererer cellulær energi adenosintriphosphat (ATP) gennem oxidativ phosphoryleringsproces (OXPHOS) i den respiratoriske kæde (RC) med en sekundær produktion af de skadelige biprodukter frie radikaler, dvs. reaktive oxygenarter (ROS). Navnlig har mitokondrier deres eget DNA (m.DNA), og RC-underenheder kodes af henholdsvis m.DNA og nuklear DNA (n.DNA) gener. Med aldring ophobes skadelige somatiske m.DNA-mutationer i skeletmuskulatur og hjerte, og somatiske m.DNA-mutationer samt nedarvede m.DNA- eller n.DNA-mutationer kan resultere i mitokondriel dysfunktion med nedsat ATP-produktion og akkumulering af ROS. m.DNA-mutationer kan svække hjerne-, skelet- og hjertemuskelfunktionen, men virkningerne på menneskelig knoglecellemetabolisme og ombygning er ukendt. En nylig undersøgelse af en kohorte af unge individer indikerer, at mitokondriesygdomme udgør en risiko for knogleskørhed.

Prækliniske undersøgelser tyder på, at ATP og ROS regulerer knoglemetabolismen. M.DNA-tallet og mitokondriel aktivitet øges for at understøtte differentiering fra humane skelet (mesenkymale) stamceller (hMSC) til modne knogledannende OB'er. Hæmning af mitokondriel aktivitet eller stigning i ROS-niveauer undertrykker OB-differentiering. På samme måde er OC'er rige på mitokondrier. Humane OC-kulturer viser, at energiforsyninger til OC-differentiering fra deres forfædre er baseret på OXPHOS, mens OC-resorptionsaktivitet er afhængig af glykolyse.

Derudover tyder nye beviser på, at metabolisk plasticitet, dvs. regulering af glykolyse-, OXPHOS- og pyruvatniveauer, bidrager til regulering af OB- og OC-differentiering.

Receptoraktivator af nuklear faktor kappa-Beta-ligand (RANKL) udskilt af OB'er aktiverer OC-resorption. Hos mus øger RANKL-stimulering af knoglemarvs-OC-progenitorer intracellulære niveauer af ROS, hvilket stimulerer OC-differentiering og knogleresorption in vitro. Yderligere hæmmer ROS signalvejen af ​​vingeløs type (Wnt) med svækkelse af osteoblastogenese og nedsat knogledannelse.

Desuden akkumulerer mus med mutationer i det n.DNA-kodede korrekturlæsningsdomæne af m.DNA-polymerase POLG (PolgA-/-) m.DNA-mutationer og præsenterer med for tidlig ældningsfænotype, herunder lav knoglemasse. Derudover forårsager mangel på den n.DNA-kodede mitokondrielle transkriptionsfaktor (TFAM) ATP-depletering, og mus med TFAM-mangelfulde OC'er har øget OC-aktivitet og øget knogleresorption. Modsat hæmmer globalt tab af NADH (nicotinamid-adenin dinukleotid) ubiquinonoxidoreduktase Fe-S protein 4 (NDUFS4), en underenhed i RC kompleks 1, knogleresorption, og (ndufs4-/-) mus til stede med øget knoglemineraltæthed (BMD) og en tilsyneladende osteopetrose-knoglefænotype.

Målet er at studere knoglecellefænotype hos patienter med sjælden mitokondriel sygdom Bærere af MT-TL1 m.3243A>G (MIM: 590050). Genet koder for transkriptionsfaktoren tRNALeu(UUA/UUG) og m.3243A>G svækker samling af RC-kompleks med en sekundært svækket ATP-produktion. Fænotypen er til dels forbundet med m.3243A>G mutationsbyrden, dvs. niveauet af heteroplasmi (procentdel af m.3243A>G/vildtype m.DNA). Studiegruppen omfatter også bærere af mutationer i den nuklear-kodede POLG (MIM: 174763) og TWNK (MIM: 606075).

Hypotese: Nedsat mitokondriefunktion påvirker menneskelige knoglecelledifferentiering, -metabolisme og -aktivitet, hvilket fører til nedsat knogledannelse og knogleskørhed.

Formål: At bestemme, om bærere af nedarvede mitokondrielle mutationer, dvs. mitokondriel dysfunktion, ATP-depletering og sekundær stigning i ROS fører til ændring i:

  1. In vitro OB-differentieringshastighed, OB-aktivitet og knogledannelse.
  2. In vitro OC differentiering, OC aktivitet og højere samlet knogleresorption.
  3. In vivo ændringer i vævsniveauets dynamik af knogledannelse og -resorption som undersøgt i hoftekammens knoglebiopsier.

Design, deltagere og metoder: Tværsnits-case-kontrolundersøgelse, herunder forsøgspersoner (>18 år), der bærer en af ​​følgende mutationer:

  1. MT-TL1 m.3243A>G
  2. POLG mutation
  3. TWNK

N=10 tilfælde med hver patogen genetisk variant og lige antal kontroller (n=30) matchet på køn, alder og BMI.

Undersøgelsestype

Interventionel

Tilmelding (Anslået)

30

Fase

  • Ikke anvendelig

Kontakter og lokationer

Dette afsnit indeholder kontaktoplysninger for dem, der udfører undersøgelsen, og oplysninger om, hvor denne undersøgelse udføres.

Studiekontakt

Studiesteder

      • Aalborg, Danmark
        • Dept. of Clinical Genetics

Deltagelseskriterier

Forskere leder efter personer, der passer til en bestemt beskrivelse, kaldet berettigelseskriterier. Nogle eksempler på disse kriterier er en persons generelle helbredstilstand eller tidligere behandlinger.

Berettigelseskriterier

Aldre berettiget til at studere

18 år og ældre (Voksen, Ældre voksen)

Tager imod sunde frivillige

Ja

Beskrivelse

Inklusionskriterier - cases:

  • Genetisk diagnose med: MT-TL1 m.3243A>G, eller POLG variant, het eller TWNK variant, het, > 18 år
  • Underskrevet informeret samtykke

Inklusionskriterier - kontroller:

  • Raske forsøgspersoner matchede på alder og køn > 18 år
  • Underskrevet informeret samtykke

Ekskluderingskriterier:

  • Nyre (kreatinin > 90 µmol/l)
  • Leverdysfunktion (AST > 3 gange den øvre grænse)
  • Medicinsk behandling, der påvirker knoglemetabolismen (oral kortikosteroid <12 uger, anti-osteoporosebehandling, kønssteroider, anti-konvulsiva)
  • Graviditet
  • Overdreven indtagelse af alkohol
  • Behandling med antikoagulantia
  • Eksisterende koagulopati
  • Allergi over for lidocain, morfin eller diazepam.

Studieplan

Dette afsnit indeholder detaljer om studieplanen, herunder hvordan undersøgelsen er designet, og hvad undersøgelsen måler.

Hvordan er undersøgelsen tilrettelagt?

Design detaljer

  • Primært formål: Grundvidenskab
  • Tildeling: N/A
  • Interventionel model: Enkelt gruppeopgave
  • Maskning: Ingen (Åben etiket)

Våben og indgreb

Deltagergruppe / Arm
Intervention / Behandling
Andet: Sager og kontroller
Klinisk vurdering, blodprøver, dobbeltenergi røntgenabsorptiometri (DXA) scanning og vurdering af knoglemarv og tetracyklinmærket knoglebiopsi
Vurdering af blodprøver, knoglemarv og knoglebiopsi

Hvad måler undersøgelsen?

Primære resultatmål

Resultatmål
Foranstaltningsbeskrivelse
Tidsramme
Ekstracellulær forsuringshastighed (ECAR) (mpH/min)
Tidsramme: Op til 12 uger
Måling af ECAR i menneskelige knoglemarvsskelet (mesenkymale) stamceller (hBM-MSCs), osteoblaster (OB) og osteoklaster (OC)
Op til 12 uger
Iltforbrugshastighed (OCR) (mpMol/min)
Tidsramme: Op til 12 uger
Måling af OCR i hBM-MSC'er, OB'er og OC'er
Op til 12 uger
Væksthastighed (antal celler)
Tidsramme: Op til 12 uger
Væksthastighed for OB'er og OC'er
Op til 12 uger

Sekundære resultatmål

Resultatmål
Foranstaltningsbeskrivelse
Tidsramme
Knoglevæksthastighed (µm/dag)
Tidsramme: Op til 4 uger
Histomofometriske målinger af knoglevækst i tetracyklinmærket knoglebiopsi
Op til 4 uger
Histomorfometrisk
Tidsramme: Op til 4 uger
Histomofometriske undersøgelser af knoglebiopsier
Op til 4 uger

Samarbejdspartnere og efterforskere

Det er her, du vil finde personer og organisationer, der er involveret i denne undersøgelse.

Sponsor

Samarbejdspartnere

Efterforskere

  • Ledende efterforsker: Anja L Frederiksen, MD, Aalborg University Hospital

Publikationer og nyttige links

Den person, der er ansvarlig for at indtaste oplysninger om undersøgelsen, leverer frivilligt disse publikationer. Disse kan handle om alt relateret til undersøgelsen.

Generelle publikationer

Datoer for undersøgelser

Disse datoer sporer fremskridtene for indsendelser af undersøgelsesrekord og resumeresultater til ClinicalTrials.gov. Studieregistreringer og rapporterede resultater gennemgås af National Library of Medicine (NLM) for at sikre, at de opfylder specifikke kvalitetskontrolstandarder, før de offentliggøres på den offentlige hjemmeside.

Studer store datoer

Studiestart (Faktiske)

1. februar 2020

Primær færdiggørelse (Anslået)

1. august 2026

Studieafslutning (Anslået)

1. december 2026

Datoer for studieregistrering

Først indsendt

22. juli 2022

Først indsendt, der opfyldte QC-kriterier

29. juli 2022

Først opslået (Faktiske)

2. august 2022

Opdateringer af undersøgelsesjournaler

Sidste opdatering sendt (Anslået)

2. oktober 2025

Sidste opdatering indsendt, der opfyldte kvalitetskontrolkriterier

1. oktober 2025

Sidst verificeret

1. oktober 2025

Mere information

Begreber relateret til denne undersøgelse

Andre undersøgelses-id-numre

  • S-20180170

Plan for individuelle deltagerdata (IPD)

Planlægger du at dele individuelle deltagerdata (IPD)?

INGEN

Lægemiddel- og udstyrsoplysninger, undersøgelsesdokumenter

Studerer et amerikansk FDA-reguleret lægemiddelprodukt

Ingen

Studerer et amerikansk FDA-reguleret enhedsprodukt

Ingen

produkt fremstillet i og eksporteret fra U.S.A.

Ingen

Disse oplysninger blev hentet direkte fra webstedet clinicaltrials.gov uden ændringer. Hvis du har nogen anmodninger om at ændre, fjerne eller opdatere dine undersøgelsesoplysninger, bedes du kontakte register@clinicaltrials.gov. Så snart en ændring er implementeret på clinicaltrials.gov, vil denne også blive opdateret automatisk på vores hjemmeside .