Comparative investigation of the expression of antimicrobial peptides (human ß-defensins 1-3) at bisphosphonate-associated osteonecrosis and osteoradionecrosis
Humane ß-Defensine (hBD) sind antimikrobielle Peptide, die einen Teil der Immunkompetenz des Knochens vermitteln. Es konnte kürzlich gezeigt werden, dass humane ß-Defensine 1-3 am entzündlichen Kieferknochen verstärkt exprimiert werden. Derzeit ist über die Expression von humanen Defensinen bei bisphosphonat-assoziierter Knochennekrose (BONJ) nur wenig bekannt. Es war Ziel der Studie, die Expression von hBD -1, -2 und -3 bei der bisphosphonat-assoziierten Knochennekrose mit der infizierten Osteoradionekrose (ONJ) und gesunden Kieferknochenproben zu vergleichen. Jeweils 20 Knochenbiopsien von Patienten mit BONJ, infizierter ONJ und gesundem Kieferknochen, der bei Dysgnathieeingriffen anfiel, wurden herangezogen. Von den Formalin fixierten und in Paraffin eingebetteten Proben wurden 2-4 µm starke Mikrotomschnitte angefertigt. Anschließend erfolgte die immunhistochemische Behandlung durch die Inkubation mit Kaninchenantiseren gegen hBD-1, -2 und -3 nach der Strept-ABC Methode. Als Positivkontrolle diente Haut. Die Ergebnisse wurden statistisch mit dem Mann-Whitney-U-Test auf signifikante Unterschiede getestet. Alle 3 getesteten humanen ß-Defensine wurden von Osteozyten der untersuchten Proben exprimiert. Die positive Zellreaktion auf hBD-1 und -2 lag bei der BONJ höher als bei der ONJ und beim gesunden Knochen (bei hBD-2 P<0,05). Signifikant höhere Expression von hBD-3 zeigten sich bei der BONJ gegenüber der ONJ (P=0,003) und dem gesunden Knochen (P=0,0002). Bei der bisphosphonat-assoziierten Knochennekrose und der Osteoradionekrose kommt es zu der sonst bei chronischen Infektionen des Knochens beschriebenen Steigerung der Defensinexpression. Zukünftig muss geklärt werden, ob ein Zusammenhang zwischen dem Maß der Defensinexpression und der Ausdehnung der bisphosphonat-assoziierten Knochennekrose besteht.Human ß-defensins (hBD) are antimicrobial peptides that are an integral part of bone innate immunity. It could be shown recently that human ß-defensins 1-3 become increasingly expressed in the inflammatory jaw bone. There is currently little-known about the expression of human defensins at bisphosphonate-associated osteonecrosis of the jaw (BONJ). The aim of the present study was to assess the expression of hBD-1, -2 and -3 in bisphosphonate-associated osteonecrosis of the jaws (BONJ) in comparison with infected osteoradionecrosis (ONJ) and healthy bone. Bone samples were collected from patients with BONJ (n=20) and ONJ (n=20). Non-infected healthy bone samples (n=20) were included as controls. Immunohistological staining in an autostainer was carried out by the Strept-ABC method against hBD-1, -2 and -3. Specific positive vs. negative cell reaction of osteocytes (labeling index) near the border of bony resection was determined and counted for quantitative analysis. The results were tested statistically with the Mann-Whitney-U-Test for significant differences. hBD-1, -2 and -3 could be detected in BONJ as well as ONJ and healthy bone samples. The positive cell reaction to hBD-1 and -2 was in BONJ higher than in ONJ and in healthy jaw bone samples (at hBD-2 P<0,05). A significantly higher expression of hBD-3 appeared in BONJ compared to ONJ (P=0,003) and healthy jaw bone (P=0,0002). Under the condition of BONJ an increased expression of hBD-1, -2 and -3 is detectable, similarly to the recently described upregulation of defensins in chronically infected jaw bones. It remains still unclear how these findings may relate to the pathoetiology of these diseases and whether this is contributing to the development of BONJ or simply a side effect of the disease
