Podcasts about knochenresorption

In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, wie sich der Anteil an Ω-3-Fettsäuren im Gesamtfettsäuremuster von Pferden nach Fütterung von Algen, die reich an Ω-3-Fettsäuren sind, verändert. Neben Fischöl gelten Mikroalgen als Quelle für die beiden Ω-3-Fettsäuren Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA). Positive Effekte von Ω-3-Fettsäuren auf den Knochen werden diskutiert. Aufgrund dessen wurde in der hier durchgeführten Studie erstmals die Wirkung von Ω-3-Fettsäuren auf den Knochenstoffwechsel des Pferdes untersucht. Während des insgesamt 24-wöchigen Versuchs wurden dem Futter von 4 Ponies über einen Zeitraum von 12 Wochen DHA-reiche Mikroalgen (0.32g/kg KM) zugesetzt. Im Serum wurden das Gesamtfettsäuremuster und die Knochenformationsmarker, gesamtalkalische Phosphatase und Osteocalcin bestimmt. Im Urin wurden die Knochenresorptionsmarker Collagen-Crosslinks (Pyridinolin und Desoxypyridinolin) und der Calciumgehalt untersucht. Im Serum der Tiere konnte nach Zusatz der Algen zum Futter ein deutlicher Anstieg der beiden Ω-3-Fettsäuren EPA und DHA auf das 13-fache bzw. das 23-fache nachgewiesen werden. 6 Wochen nach Absetzen der Algensupplementierung wurde die DHA-Konzentration des Ausgangswertes fast wieder erreicht. Die Verabreichung der Omega-Algen führte weder bei den Markern der Knochenformation noch bei den Markern der Knochenresorption zu signifikanten Veränderungen. Es lassen sich lediglich Tendenzen feststellen. Eventuell ist eine längere Verabreichung oder eine höhere Dosierung nötig, um eine Veränderung des Knochenstoffwechsels zu erzielen.

Fortschreitender Knochenmasseverlust und sekundäre Osteoporose sind häufige Komplikationen bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz. Aufgrund von Schmerzen, spontanen Frakturen und eventuell dauerhafter Immobilisation werden die ohnehin schon schwer erkrankten Patienten noch weiter beeinträchtigt. Bisher jedoch gibt es noch keine Standardtherapie für die sekundäre Osteoporose nach Herzinsuffizienz. In vorliegender Arbeit wurde deshalb erstmals der Effekt einer Osteoporose-Therapie mit Alfacalcidol (1-α-Hydroxy-Vitamin D3) plus Calcium auf den Knochenstoffwechsel von Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz untersucht. Dies geschah in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit der Medizinischen Poliklinik Innenstadt der Ludwig-Maximilians-Universität München. Es sollte evaluiert werden, ob diese Therapie entscheidende Vorteile gegenüber der alleinigen prophylaktischen Gabe von Calcium bietet. Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz erhielten im ersten Studienjahr eine Basisgabe von 500 mg Calcium und im 2. Studienjahr eine Kombinationstherapie aus 1 µg Alfacalcidol plus 500 mg Calci-um. Als Hauptzielgrößen für den Therapieerfolg dienten die biochemischen Parameter des Knochenstoffwechsels und die Entwicklung der Knochendichte. Als Marker der Knochenformation wurden das nichtkollagene Knochenprotein Osteocalcin und die Knochenspezifische Alkalische Phosphatase, als Marker der Knochenresorption die Pyridinium-Crosslinks Pyridinolin und Desoxypyridinolin herangezogen. Die Messung der Knochendichte erfolgte mittels Zweispektren-Röntgenabsorptiometrie (DXA) an Lendenwirbelsäule (LWS) und Femur. Zu Studienbeginn zeigten die Patienten einen gestörten Knochenstoffwechsel mit physiologischer Knochenformation und erhöhter Knochenresorption. Die mittlere Knochendichte an Femur und Len-denwirbelsäule war gemäß der WHO-Definition im Sinne einer Osteopenie vermindert. Eine Osteopo-rose war bei 18 % der Studienteilnehmer am Femur und bei 23 % an der LWS nachweisbar. 41 % der Patienten litten zudem an einem sekundären Hyperparathyreoidismus, welcher einen wichtigen Faktor bei der Krankheitsentstehung darstellt. Die Untersuchung ergab, dass unter dem Einfluss der alleinigen Calciumgabe im ersten Studienjahr die Knochenresorption weiter anstieg und auch der fortschreitende Verlust an Knochenmasse nicht aufgehalten werden konnte. Hingegen bewirkte die Therapie mit Alfacalcidol plus Calcium im zweiten Studienjahr eine Normalisierung des Knochenstoffwechsels. Die Knochendichte an der Lendenwirbelsäule und am Femurhals stieg unter der Therapie mit Alfacalcidol plus Calcium hochsignifikant an. In vorliegender Arbeit konnte gezeigt werden, dass die alleinige Gabe von Calcium nicht geeignet ist, den pathologischen Knochenstoffwechselvorgängen bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz entgegen zu wirken. Hingegen stellt die Kombination aus Alfacalcidol plus Calcium eine geeignete Therapie dar, durch welche die erhöhte Knochenresorption gehemmt, der fortschreitende Knochenverlust aufgehalten und in Folge eine Steigerung der Knochenmasse herbeigeführt wird.

In der vorliegenden Studie wurde erstmals der knochenprotektive Effekt von Seltenen Erden im Osteoporosemodell der ovariektomierten Ratte untersucht. Bei den Seltenen Erden handelt es sich um 17 chemische Elemente, die zur dritten Nebengruppe des Periodensystems gehören. Die Studie wurde als Fütterungsversuch an 60 weiblichen Wistar Han Ratten über einen Zeitraum von 6 Monaten durchgeführt. Die Versuchstiere wurden in eine scheinoperierte Postivkontrollgruppe (SHAM), eine ovariektomierte, aber nicht therapierte Negativkontrollgruppe (OVX) und in vier ovariektomierte Therapiegruppen eingeteilt. Von den vier Therapiegruppen erhielten zwei Gruppen reines Lanthancarbonat (1740 mg/kg Futter) und zwei Gruppen eine Seltene-Erd-Citrat Mischung (8000 mg/kg Futter). Zudem wurde jeweils eine der beiden Wirkstoffgruppen mit zusätzlich 1500 I.E. Vitamin D supplementiert. Jede Gruppe umfasste 10 Tiere. Als Parameter für die Knochenformation wurde Osteocalcin im Serum und als Parameter für die Knochenresorption wurden die Collagencrosslinks Pyridinolin und Desoxypyridinolin im Urin bestimmt. Die Probenahme erfolgte dabei einmal pro Monat. Um die direkte Wirkung der Seltenen Erden auf den Knochen zu untersuchen, wurde post mortem die Knochenmasse, die Knochenlänge und der Knochenaschegehalt mit seinem Gehalt an Calcium, Phosphor und Magnesium bestimmt. Die Dichte und Architektur des Knochens wurden mit Hilfe der Knochendichtemessung mittels Peripherer Quantitativer Computertomographie und Microcomputertomographie gemessen. Um mögliche Veränderungen der Organe durch die Applikation der Seltenen Erden in der gewählten Dosierung beurteilen zu können, wurden post mortem die Organgewichte von den Kreislauforganen Herz und Lunge, sowie von den Stoffwechselorganen Niere und Leber bestimmt. Außerdem wurde die Calcium- und Phosphorkonzentration der Herzen und der Lebern bestimmt. Die Ergebnisse der Studie zeigen bei den meisten gemessenen Parametern, dass die eingesetzten Seltenen Erden über einen knochenprotektiven Effekt verfügen. Ein zusätzlicher additiver Effekt von Vitamin D bestand dabei jedoch nicht. So konnte in jeder der Therapiegruppen der durch die Ovariektomie entgleiste Knochenstoffwechsel positiv beeinflusst werden. Ein antiresorptiver Effekt und eine Aktivierung der Osteoblasten konnten nachgewiesen werden. Dies führte desweiteren zu einer signifikanten Erhöhung des Calciumgehaltes der Knochenasche. Darüberhinausgehend wurde auch die Knochendichte positiv beeinflusst. Es kann also zusammenfassend festgestellt werden, dass die Seltenen Erden in dieser Studie knochenprotektive Eigenschaften gezeigt haben. Somit ist zu überlegen, ob Seltene Erden eine Alternative zu den bisher eingesetzten Prophylaktika und Therapeutika in der Osteoporose darstellen könnten.

Die chronische Herzinsuffizienz beeinflusst verschiedene Organfunktionen und Körperkreisläufe, unter anderem auch den Knochenmineralhaushalt. Querschnittsstudien zeigten, dass schon mehr als 50% der Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz einen verringerten Knochenmineralsalzgehalt aufweisen. Die Ursachen für eine Knochendichteabnahme bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz sind multifaktoriell. Folgende Faktoren spielen dabei eine Rolle: Immobilität, kardiale Kachexie, häufig hohes Patientenalter, ein Alkohol- und Nikotinabusus, sowie eine Therapie mit Schleifendiuretika und Antikoagulantien. Ein weiterer Faktor für eine Osteopathie ist die häufige Einschränkung der Nierenfunktion als Folge der chronischen Herzerkrankung. Die Reduktion der Vitamin D Synthese verbunden mit einem sekundären Hyperparathyreodismus führt zu einer verstärkten Knochenresorption. Bisher unklar ist die longitudinale Entwicklung der Knochendichte bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz, sowie der Einfluss einer Präventionstherapie auf den Knochenstoffwechsel. In diesem Zusammenhang beschäftigt sich die vorgelegte Dissertation von Frau Carolin Sonne mit den Veränderungen des Knochenmineralhaushaltes bei chronischer Herzinsuffizienz. Im ersten Abschnitt der Arbeit wurde in einer Querschnittsuntersuchung bei 101 Patienten der Knochenstoffwechsel untersucht. Die durchgeführten Knochendichteuntersuchungen mittels quantitativer digitaler Radiographie zeigten nach den WHO-Kriterien bei 30 % der Patienten eine Osteopenie an der Lendenwirbelsäule und bei 18 % am Femurhals. Eine Osteoporose lag in 15 % an der Lendenwirbelsäule bzw. in 7 % am Femurhals vor. Folglich hatten mehr als die Hälfte der Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz pathologische Knochendichtewerte. Die erniedrigten Knochendichtewerte waren in einem geringen Prozentsatz (4%) mit atraumatischen Wirbelkörperfrakturen verbunden. Die untersuchten biochemischen Marker des Knochenstoffwechsels wiesen auf eine gesteigerte Knochenresorption als Ursache für die Knochendichteabnahme hin. In dieser Studie konnte weiterhin gezeigt werden, dass bei 54% der Patienten ein erhöhter Parathormonspiegel im Sinne eines sekundären Hyperparathyreoidismus vorliegt. Als Ursache für diesen Anstieg ist vor allem die Verschlechterung der Nierenfunktion bei 55% der Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz anzusehen, die durch eine verminderte renale Perfusion bei erniedrigter kardialer Auswurffraktion, sowie Gabe von Schleifendiuretika, bedingt ist. Weiterhin lag bei 14% der Patienten ein 25-OH-Vitamin D-Mangel vor. Ein weiterer knochenresorptiver Faktor kann auch das gehäufte Auftreten eines Hypogonadismus (bei 28% der Patienten) darstellen. Die hämodynamische Parameter zeigten in der Querschnittsanalyse keine signifikante Korrelation mit der Knochendichte. Aufbauend auf diese Ergebnisse wurde in einer prospektiven Längschnittstudie über einen Zeitraum von 6 und 12 Monaten eine Osteoporose-Prävention- und Therapiestudie mit 1000mg Kalzium pro Tag im Vergleich zu keiner Osteoporoseprophylaxe untersucht. Endpunkte der Untersuchung waren die Frakturrate sowie Veränderungen des Knochenmineralhaushaltes und der Knochendichte. Die vorliegende Studie zeigte bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz unter einer Kalziumtherapie, trotz einer hemmenden Wirkung auf Knochenresorptionsmarker und einer Abnahme des Parathormons, nach wie vor eine signifikante Knochendichteabnahme. Die Kalziumtherapie hatte im Vergleich zur Gruppe ohne Osteoporoseprophylaxe keinen signifikanten Einfluss auf die Knochendichteabnahme. In der Längsschnittstudie zeigte sich nach sechs Monaten zusätzlich eine signifikant positive Korrelation der linksventrikulären Ejektionsfraktion mit der Veränderung der Knochendichte am FH und nach zwölf Monaten eine signifikant negative Korrelation zwischen iPTH und der Knochendichteabnahme an der LWS. Die knochenresorptionssteigernde Wirkung von iPTH zeigte sich in der signifikant positiven Korrelation zwischen iPTH und der Veränderung von Deoxypyridinolin. Abhängig von der individuellen Knochendichte empfiehlt es sich daher bei Patienten mit chronischer Herzinsuffizienz eine additive, antiresorptive Therapie mit Bisphosphonaten und/oder Vitamin D-Präparaten durchzuführen.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Auswirkung von Wachstumshormon (Versuch 1) sowie Insulin-ähnliches-Bindungsprotein-2 (Versuch 2) auf den Knochenstoffwechsel. Hierzu wurden im transgenen Mausmodell die Knochenresorptionsmarker Pyridinolin und Desoxypyridinolin im Urin bestimmt. Im Versuch 1 wurde die Ausscheidung der Resorptionsmarker von Mt-bGH-transgenen Mäusen während der ersten neun Lebensmonate in regelmäßigen Abständen bestimmt, um so Rückschlüsse auf den Knochenstoffwechsel während der unterschiedlichen Entwicklungsstadien machen zu können. Im Versuch 2 wurde die Auswirkung einer IGFBP-2-Überexpression auf die Knochenresorption in Ab- und Anwesenheit einer GH-Überexpression im PEPCK-bGH-transgenen Mausmodell untersucht.

In der vorliegenden Studie ist anhand von weiblichen Fischer-344-Ratten tierexperimentell erforscht worden, welche Applikationsform von Calcitriol (1,25(OH)2D3), die per subkutaner Injektion, die per Schlundsonde oder die oral über das Futter, den stärksten knochenanabolen Effekt erzielt und die stärkste Suppression der PTH-Sekretion zur Folge hat. In einem weiteren Tierexperiment wurde der Frage nachgegangen, in welchem Umfang die PTH-Suppression eine Rolle bei der antiresorptiven Wirkung von Calcitriol spielt, und ob diese antiresorptive Wirkung von Calcitriol als direkter oder indirekter Effekt am Knochen zu verstehen ist. Im ersten Versuch sind 72 weibliche, sechs Monate alte Fischer-344-Ratten in acht Gruppen eingeteilt und mit Vehikel, 0.05 oder 0.10 µg/kg KG Calcitriol entweder oral über das Futter, oral über Schlundsonde oder über subkutane Injektion zwei Wochen lang behandelt worden. Für den zweiten Versuch wurden sechs Monate alte weibliche Fischer-344-Ratten scheinoperiert (n = 24) oder parathyreoidektomiert (n = 48). Der Erfolg der Parathyreoidektomie ist über die Messung des ionisierten Kalziums im Blut einen Tag post operationem überprüft worden. Einem Teil der parathyreoidektomierten Tiere (n = 24) wurde über osmotische Minipumpen Ratten-PTH (1-34) mit konstanter Rate infundiert, um bei diesen PTX-Tieren eine Normalisierung der Blutkalziumspiegel und PTH-Blutspiegel zu generieren. Alle drei Tiergruppen (SHAM, PTX und PTX+PTH) bekamen oral über das Futter zwei Wochen lang täglich Vehikel, 0.05 oder 0.10 µg/kg KG Calcitriol. Am 5. und 1. Tag vor den Versuchenden erhielten alle Tiere eine Flourochrom-Doppelmarkierung mit Calcein. Die statische und dynamische histomorphometrische Auswertung der Semidünnschnitte, die von unentkalkt in Methylmetacrylat eingebetteten Knochen gewonnen wurden, erfolgte über halb- und vollautomatische Analyseverfahren. Mit der peripheren quantitativen Computertomographie (pQCT) sind weitere Knochenparameter, darunter die Knochenmineraldichte an Tibia und Lendenwirbelkörper bestimmt worden. Aus dem Serum und dem Urin der Ratten sind knochenrelevante Parameter mit in die Beurteilung der Experimente einbezogen worden. Die Applikation von Calcitriol über die drei verschiedenen Wege zeigte unterschiedliche Wirkungen auf den Knochenstoffwechsel, so war die Bone Formation Rate (BFR) in der oral über das Futter behandelten Gruppe am stärksten ausgeprägt. Die Calcitriol-Fütterung bewirkte am Lendenwirbelkörper, nicht aber an der proximalen Tibiametaphyse, eine deutlich gesteigerte Zunahme der gesamten Knochenfläche, der Bone Area. Die gesamte Knochenmineraldichte erfuhr, verglichen mit den Kontrolltieren, in allen behandelten Gruppen eine Zunahme. Eine verminderte Knochenresorption bewirkte allerdings nur die orale Gabe von Calcitriol über das Futter. Die scheinoperierten Ratten im zweiten Tierexperiment haben bezüglich der ausgewerteten Knochenparameter gute Übereinstimmung mit der Fütterungsgruppe aus dem ersten Experiment gezeigt. Der Vergleich der parathyreoidektomierten Tiere ohne PTH-Substitution zu denen mit PTH-Substitution ergab, dass der antiresorptive Effekt von Calcitriol, gemessen Anhand der Deoxypyridinolin-Ausscheidung über die Nieren, unter der Aufrechterhaltung eines konstanten Blut-PTH-Spiegels deutlich erkennbar war. Diese Feststellung weist auf einen direkten antiresorptiven Effekt von Calcitriol am Knochen hin. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie lassen erkennen, dass die Applikationsart einen wichtigen Einfluss auf die durch Calcitriol induzierten Effekte am Knochen bei der Ratte besitzt. Der antiresorptive Effekt von Calcitriol ist nicht allein über die Suppression der PTH-Sekretion vermittelt, sondern auch über einen direkten antiresorptiven Effekt von Calcitriol am Knochen.

In der vorliegenden Arbeit wurde bei 50 Patienten im Mittel 39 Monate nach orthotoper Herztransplantation der Einfluss einer immunsuppressiven Therapie bestehend aus Cyclosporin A und Glukokortikoiden auf den Knochenstoffwechsel und den Sexualhormonhaushalt untersucht. Darüber hinaus befasst sich die Studie mit der Wirkung einer Standardtherapie mit Kalzium und einer Hormonsubstitution bei nachgewiesenen Hypogonadismus auf den Knochenstoffwechsel sowie den Nutzen einer zusätzlichen Therapie mit dem Vitamin D Metaboliten Calcitriol im Vergleich zu Placebo. Bei Einschluss in die Studie fand sich nur bei 10% der Patienten ein normaler Mineralsalzgehalt im Bereich der LWS, bei 48% ließ sich eine Osteopenie und bei 42% eine Osteoporose nachweisen. Die Rate der radiologisch nachgewiesenen Wirbelkörperfrakturen betrug 4%. Aufgrund der geringen Frakturrate ergab sich kein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen der Knochendichte und der Frakturhäufigkeit bei Einschluss in die Studie. Der dynamische Knochenstoffwechsel wurde anhand der Knochenresorptionsparameter Pyridinolin, Desoxypyridinolin und des Aminoterminalen Kollagen Typ I Telopeptid (NTx) untersucht. So waren bei Einschluss in die Studie bei 47% der Patienten Pyridinolin und bei jeweils 57% Desoxypyridinolin und NTx als Hinweis auf eine pathologisch gesteigerte Knochenresorption erhöht. Die Querschnittsanalyse zeigte, dass es auch ohne präventive Therapie zu einem Anstieg des Mineralsalzgehaltes ebenso wie zu einer tendenziellen Abnahme aller Resorptionsparameter mit zunehmenden Abstand zur Herztransplantation kommt. Dies ist vor allem auf die gesteigerte Mobilität der Patienten und die Reduktion der Glukokortikoid-Dosis zurückzuführen. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass bei 66% der Patienten nach orthotoper Herztransplantation ein erhöhter Parathormonspiegel im Sinne eines Hyperparathyreoidismus vorliegt. Als Ursache für diesen Anstieg ist vor allem die Verschlechterung der Nierenfunktion nach Herztransplantation, bedingt durch die Nephrotoxizität von Cyclosporin A, anzusehen. Dies wird durch eine positive Korrelation zwischen dem Serum-Kreatinin und dem Parathormonspiegel belegt. Bei Patienten mit erhöhtem Parathormonspiegel zeigt sich keine signifikante Verminderung der Knochendichte. Ein Grund hierfür ist einerseits die Tatsache, dass mit dem Abstand zur Herztransplantation der Mineralsalzgehalt des Knochens auch ohne Therapie ansteigt, andererseits der kurze Beobachtungszeitraum von einem Jahr und die relativ geringe Patientenanzahl. Auch das Vorliegen eines Hypogonadismus stellt einen Risikofaktor bei der Entstehung der Posttransplantationsosteoporose dar. So zeigte sich bei hypogonaden Patienten im Vergleich zu normogonaden Patienten ein signifikant niedrigerer Mineralsalzgehalt. Nach Herztransplantation kommt es bei 30% der Patienten zur Entstehung eines hypogonadotropen Hypogonadismus. Patienten mit einem nachgewiesenen Hypogonadismus wiesen inadäquat niedrige Gonadotropinspiegel mit einer normalen Stimulierbarkeit durch Gonadotropin-releasing Hormon auf. Als mögliche Ursache kommt vor allem eine Wirkung der Immunsuppression auf den Hypothalamus in Betracht. Unter einer Hormonsubstitution bei nachgewiesenem Hypogonadismus und einer Kalziumsubstitution kam es in der Calcitriol- und der Placebogruppe zu einem tendenziellen Anstieg des Mineralsalzgehaltes innerhalb eines Jahres. Die zusätzliche Gabe von Calcitriol führte zu keiner weiteren Zunahme der Knochendichte. Unter einer Therapie mit Calcitriol kam es jedoch zu einem signifikanten Abfall der Knochenresorptionsmarker und des Parathormonspiegels, ohne dass dieser die Norm erreicht. Ein Einfluss auf die Knochendichte wird möglicherweise erst später apparent. Im Vergleich hierzu kam es in der Placebogruppe unter alleiniger Substitution mit Kalzium und Hormonen zu keiner signifikanten Änderung des Parathormonspiegels und der Resorptionsmarker. Somit konnte mit dieser Studie gezeigt werden, dass eine alleinige Substitution von Kalzium und Hormonen bei nachgewiesenem Hypogonadismus im Langzeitverlauf (Einschluss im Mittel drei Jahre nach HTx) genügt, um einen weiteren Knochendichteverlust nach Herztransplantation aufzuhalten oder sogar den Mineralsalzgehalt zu steigern. Nach den bisherigen Ergebnissen kann eine generelle Therapie mit Vitamin D Metaboliten in der Spätphase nicht empfohlen werden. Unter der Behandlung mit Calcitriol kommt es jedoch zur Abnahme der Knochenresorptionsmarker und des Parathormonspiegels, so dass die Entscheidung zur Therapie mit Calcitriol individuell erfolgen sollte und insbesondere ein Einsatz in der Frühphase nach Herztransplantation noch positive Effekte erbringen könnte.