Projektbeschreibung
Diabetes Typ 2 und eine neue Strategie zur Bewertung des Risikos für Knochenbrüche
Diabetes vom Typ 2 verändert die intrinsischen Materialeigenschaften der Knochenmatrix und ist daher mit einem dreimal höheren Risiko für Knochenbrüche verbunden. Mit aktuellen Diagnoseverfahren lässt sich die Wahrscheinlichkeit für Knochenbrüche bei diesem Diabetes-Typ jedoch nicht voraussagen. Für die Knochenbrüchigkeit ist hier wahrscheinlich die nichtenzymatische Vernetzung organischer Proteine verantwortlich, die als Akkumulation von fortgeschrittenen Glykationsendprodukten bekannt ist. Inwiefern veränderte Proteinkonfigurationen die Biomechanik des gesamten Knochens beeinträchtigen, ist allerdings noch unklar. Das EU-finanzierte Projekt MULT2D entwickelt ein rechnergestütztes Rahmenwerk, das molekulares Verhalten mit der Architektur des gesamten Knochens in Verbindung setzt und so die physikalischen Mechanismen ermittelt, die für die Knochenbrüchigkeit bei Diabetes verantwortlich sind. Das Projekt wird eine neue Strategie für die klinische Bewertung des Knochenbruchrisikos erarbeiten.
Ziel
Type-2 (T2) Diabetes is associated with a 3-fold increase in bone fracture risk, despite the fact that bone volume is not reduced. This implies that T2 diabetes impairs bone quality, whereby the intrinsic material properties of the bone matrix are altered. However, current diagnostic techniques are unable to predict fracture probability in T2 diabetes as they are based on measures of bone quantity. While it is believed that non-enzymatic cross-linking of organic proteins (also known as AGE accumulation) in the bone matrix is responsible for bone fragility in T2 diabetes, there is a distinct lack of understanding how altered protein configurations impair whole-bone biomechanics. In this project, the applicant will embark on frontier research that will develop a state-of-the-art multiscale computational framework that couples behaviour from the molecular to whole-bone level, providing a basis to interrogate and elucidate the physical mechanisms that are responsible for diabetic bone fragility. A multiscale experimental framework will, for the first time, establish relationships between AGE crosslink-density and whole-bone fragility in animal and human T2 diabetic bone tissue. Together, this data will inform a probabilistic mutli-level model of hip fracture, which will be used to quantitatively evaluate the relationship between hip fracture probability, bone quantity and bone quality. The research programme will also establish a novel strategy for clinical fracture risk assessment that employs existing protocols to measure bone quantity, in combination with a surrogate measure of bone quality. The surrogate measure of bone quality proposed is a systemic measure of AGE content, which is clinically-obtainable through a blood sample and therefore widely-applicable. Overall, the project will provide a ground-breaking advance in our understanding of bone fragility, with remarkable potential to innovate novel solutions for clinical assessment of T2 diabetic bone disease.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
H91 Galway
Irland