Im Rahmen meiner Doktorarbeiten beschäftigte ich mich mit den knöchernen und parodontalen Umbau- und Anpassungsprozessen im Kiefer-Gesichtsbereichvon Cercopithecus-Affen, nachdem kaufunktionelle Störungen durch dentoalveoläre (operative Umstellungsosteotomien am Unterkiefer) oder okklusale Veränderungen (gestörte Kaufunktion im Bereich der Zähne) ausgelöst wurden. Die beeindruckende Dynamik der induzierten knöchernen Umbauprozesse im Kieferbereich, führte mich zu der Hypothese, dass der Kieferknochenumbau natürlicherweise schneller abläuft als in anderen skelettalen Regionen. Unsere publizierten Untersuchungsergebnisse an primären menschlichen Knochenzellen aus dem Kiefer- und Beckenbereich desselben Individuums geben wichtige und eindeutige Hinweise, dass unsere Hypothese richtig ist: Die natürliche hohe Dynamik des Knochenumbaus im Kieferbereich ist somit die Voraussetzung für die Anpassung des menschlichen Kauapparates an Störungen der Kaufunktion und für kieferorthopädische  Zahnbewegungen (Kasperk C.H., Wergedal J.E., Strong D.D., Farley J., Wangerin K., Gropp H., Ziegler R., Baylink D.J. Human bone cell phenotypes differ depending on their skeletal site of origin. J. Clin. Endocrinol. Metab. 80:2511-2517, 1995).

Während meines Studiums an der Christian-Albrechts-Universität Kiel entwickelte ich als Student ein Knochenersatzmaterial aus kalkinkrustierenden Meeresalgen, welches zu zwei weltweiten Patenten führte (Kasperk C., Ewers R.: Tierexperimentelle Untersuchungen zur Einheilungstendenz synthetischer, koralliner und aus Algen gewonnener (phykogener) Hydroxylapatitmaterialien. Dtsch. Z. Zahnärztl. Implantol. 2:242-248, 1986; Simons B., Kasperk C., Ewers R. Ein neues phykogenes Hydroxylapatit-Implantatmaterial. Fortschr. Mineralogie 65:174-178, 1987; Kasperk C., Ewers R., Simons B. Biologisches Knochenimplantat aus Meeresalgen. Zahnärztl. Praxis 38:318-320, 1987; Kasperk C., Ewers R., Simons B., Kasperk R. Algae-derived (phycogene) Hydroxylapatite: A comparative histological study. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 17:319-324, 1988).

Um die knöcherne Einheilung von Implantaten jeder Art zu verbessern, untersuchte ich Möglichkeiten durch Wachstumsfaktorinteraktionen und auch mit anabolen Steroiden die Knochenneubildung und somit die Knochenheilung zu beschleunigen und zu quantifizieren (Kasperk C, Wergedal J. E., Farley J. R., Linkhart T. A., Baylink D. J. Androgens directly stimulate proliferation of bone cells in vitro. Endocrinology 124:1576-1578, 1989; Kasperk C.H., Wergedal J.E., Mohan S., Long D., Lau W., Baylink D.J. Interactions of growth factors present in bone matrix on bone cell DNA synthesis and alkaline phosphatase. Growth Factors 3:147-158, 1990; Kasperk C.H., Fitzsimmons R., Strong D., Wergedal J., Mohan S., Jennings J., Baylink D.J. Studies on the mechanisms whereby androgens enhance mitogenesis and differentiation in bone cells. J. Clin. Endocrinol. Metab. 71:1322-1329, 1990; Kasperk C.H., Ziegler R. Androgene und Knochenstoffwechsel. Dtsch.Med.Wschr. 117:990-996, 1992 Kasperk C., Ewers R., Leibfritz D. Verlaufskontrolle der Knochenheilung mittels MR-Spektroskopie. Fortschr. Kiefer-Gesichtschir. 32:108-109, 1987).   

Dabei klärte ich den Mechanismus der Verbesserung der Mechanoperzeption des Knochengewebes durch androgene Steroide auf (Liegibel U, Sommer U, Tomakidi P, Hilscher U, vandenHeuvel L, Pirzer R, Hillmeier J, Nawroth P, Kasperk C: Concerted action of androgens and mechanical strain shifts bone metabolism from high turnover into an osteoanabolic mode. J Exp Med 196:1387-1392, 2002; Liegibel U, Bundschuh B, Sommer U, Schweizer B, Hilscher U, Lieder A, vandenHeuvel L, Nawroth P, Kasperk C: Fluid shear of low magnitude increases growth and expression of TGFß1 and adhesion molecules in human bone cells in vitro. Exp Clin Endocrinol Diabetes 112:356-363, 2004).

Um auch Störungen des Knochenstoffwechsels durch Schilddrüsenhormone und Glukokortikoide zu verstehen, untersuchten wir den Einfluß dieser Steroidhormone auf primäre menschliche Knochenzellen und klärten den Mechanismus der Glukokortikoid-induzierten Osteonekrosen auf (Pepene CE, Seck T, Pfeilschifter J, Gozariu L, Ziegler R, Kasperk CH: The effects of triiodothyronine on human osteoblast-like cell metabolism and interactions with growth hormone. Exp Clin Endocrinol Diabetes 111:66-72, 2003; Börcsök I., Schairer U., Sommer U., Schneider U., Geiger F., Niethard, F., Ziegler R., Kasperk C.: Glucocorticoids regulate the expression of endothelin-1 receptors in human bone cells.  J. Exp. Med. 188:1563-1573, 1998; Ziegler, R., Kasperk, C.: Glucocorticoid-induced osteoporosis: prevention and treatment. Steroids 63:344-348, 1998; Hierl T., Börcsök I., Sommer U., Ziegler R., Kasperk C.: Regulation of interleukin-6 expression in human osteoblastic cells in vitro. Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes  106:324-333, 1998; Kasperk C.H., Schneider U., Sommer U., Niethard F., Ziegler R. Differential effects of glucocorticoids on human osteoblastic cell metabolism in vitro. Calcif. Tissue Int. 57:120-126, 1995).