im Erkundungsbild

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Die Knochendichte, wird auch Knochenmineraldichte genannt (engl. bone mineral density – BMD). Es ist die Masse an mineralisierter Knochensubstanz in einem bestimmten Knochensegment.

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Anders als bei der Osteoporose ist die makroskopische und mikroskopische Knochenstruktur jedoch noch erhalten. Das liegt daran, dass zunächst die Trabekel immer dünner werden (Masseverlust). Aber erst nach einer Weile verschwinden die Knochenbälkchen ganz und die Vernetzung wird unterbrochen (Strukturverlust).

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Eine häufige Ursache für die Osteomalazie ist der schwere Vitamin-D-Mangel.

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Das Knochengewebe ist ein ausgeklügeltes und hochkomplexes System. Es braucht eine gute Koordination, um die Qualität aufrecht zu erhalten. Masse (also Quantität) allein ist nicht entscheidend. Osteozyten sind ausgewachsene Osteoblasten, die von der mineralisierten Matrix eingeschlossen sind. Über zytoplasmatische Fortsätze in kleinen Kanälen (Canaliculi), stehen sie untereinander in Kontakt. Sie erfassen mechanische Signale und wandeln diese in biologische Prozesse um (Mechanotransduktion). So vermitteln sie, wo ein unzureichender oder beschädigter Knochenabschnitt umgebaut werden muss. Außerdem helfen sie bei der Regulierung des Calcium- und Phosphathaushalts. Optimalerweise herrscht so ein Gleichgewicht.

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PTH erhöht den Calcium-Plasmaspiegel noch auf eine zweite Art: Es steigert die Calciumresorption in der Niere.

Calcitonin hemmt PTH. Allerdings ist sein Effekt auf den Calciumspiegel eher gering.

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Vitamin D erhöht die Calciumaufnahme im Darm und die Resorption in der Niere.

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Östrogen gilt dabei als potenteres Hormon verglichen mit den Androgenen.

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Wie wichtig die Belastung und mechanischer Stress für die Knochen ist, wurde bei Untersuchungen an Astronauten deutlich. Ein zu langer Aufenthalt im All sorgt aufgrund der Schwerelosigkeit für einen raschen Verlust an Knochenmasse.

Mangelnde körperliche Aktivität (v.a. im Alter) beeinträchtigt den Bewegungsapparat: sowohl Muskeln als auch Knochen bauen ab. Verringerte Muskelmasse bedeutet auch eine geringere mechanische Belastung der Knochen (durch Muskelzug). Werden diese mechanischen Reize nicht gesetzt, kommt es zur vermehrten Apoptose von Osteozyten. Das führt zu einem unkoordinierten Remodeling und einer verminderten Knochenqualität, was wiederum das Osteoporose- und Frakturrisiko steigert.

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Der genetische Bauplan gibt das Maximum der peak bone mass vor, das theoretisch erreicht werden kann. Faktoren für das tatsächliche Knochenwachstum sind dann u.a. eine ausgewogene Ernährung, körperliche Aktivität und der Hormonhaushalt. In Kombination mit den Genen führen sie zur individuellen maximalen Knochenmasse.

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Ein Alkoholabusus beeinträchtigt den Calcium- und Vitamin-D-Haushalt und hemmt die Osteoblastenaktivität. Bei Rauchern ist der Östrogenabbau gesteigert, die Östrogen bzw. Testosteronproduktion ist vermindert und eine Umwandlung von Androgenen zu Östrogen ist verringert. Außerdem schädigen toxische Substanzen die Knochenzellen direkt und verschlechtern die Durchblutung.

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Die Unterteilung in Low-Turnover und High-Turnover-Osteoporose sagt nichts darüber aus, wie schnell der Knochenschwund voranschreitet. Die Geschwindigkeit des Knochenschwunds wird mit dem Fast-Loser- bzw. Slow-Loser-Konzept beschrieben: Ist die Geschwindigkeit hoch, liegt eine Fast-Loser-Situation vor. Ist die Geschwindigkeit niedrig, liegt eine Slow-Loser-Situation vor.

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Beim östrogenbedingten Knochenschwund wird v.a. spongiöser Knochen resorbiert. Dieser hat eine viel größere Oberfläche als der kompakte Knochen und wird schneller umgebaut bzw. im Fall der Osteoporose abgebaut. Hier manifestiert sich der Knochenschwund zuerst. Wirbelkörper der LWS bestehen zu einem großen Teil (75%) aus spongiösem Knochen, was erklärt warum Wirbelfrakturen gerade bei postmenopausalen Patienten so häufig auftreten.

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Ca. 10% aller Männer über 50 haben Osteoporose.

Androgene wirken auf zwei Arten: 1. Sie unterstützen Osteoblasten und Osteozyten (direkt). 2. Androgene werden zu Östrogenen aromatisiert und wirken so in zweiter Instanz auf den Knochenstoffwechsel ein (indirekt).

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Ca. 30% aller Frauen über 50 haben Osteoporose.

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Wegen der immer älteren Bevölkerung nimmt auch die Prävalenz dieser Erkrankung immer weiter zu. Ab dem 65. Lebensjahr ist der Knochenschwund am stärksten ausgeprägt. In Deutschland geht man insgesamt von 5-6 Millionen Erkrankten aus.

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Der Prozess der Oxidation durch ROS bei Osteoporose ähnelt in einigen Hinsichten der Pathogenese der Atherosklerose.

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Stirbt ein Osteozyt, werden die zurückbleibenden Hohlräume (Lakunen und Canaliculi) mit mineralisiertem Bindegewebe gefüllt und die angrenzende Knochenmatrix “hypermineralisiert”. Das nennt sich Micropetrosis. Die interzellulären Verbindungen werden an dieser Stelle gekappt, Signal und Transportwege unterbrochen. Die Folge ist eine unzureichende Reparatur von Mikro-Schädigungen und eine verminderte Vaskularisierung und Hydrierung des Gewebes. Das vermindert die Widerstandsfähigkeit im Knochen.

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Bei der senilen Osteoporose geht i.d.R. eine Low-Turnover-Situation mit einer Slow-Loser-Situation erinher.

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Bei Frauen ist die primäre Osteoporose deutlich häufiger. Bei Männern gibt es in ca. 50% der Fälle eine Ursache, also ist die Hälfte sekundär.

Die Auflistung von Ursachen der sekundären Osteoporose ist lang und beinhaltet Stoffwechselstörungen, Fehlfunktionen endokriner Drüsen, Niereninsuffizienz, Malignome, chronische Infektionen und so weiter. Sind Nebenwirkungen von Medikamenten ursächlich (z.B. Glucocorticoid Langzeittherapie), spricht man auch von einer iatrogenen Osteoporose.

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Es gibt zwei entscheidende Mechanismen (ähnlich der altersbedingten Osteoporose). Erstens ist v.a. der Knochenaufbau (durch Osteoblasten) gestört, entsprechend einer Low-Turnover Osteoporose. Zweitens kommt es durch einen Osteozytenverlust zu einer signifikanten Verschlechterung der Knochenqualität. Dadurch ist die Knochenbrüchigkeit bereits erhöht, bevor die Knochendichte verringert ist.

Einen endogenen Glucocorticoid-Überschuss produzieren z.B. hormonausschüttende Tumore der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse. Aber auch im Alter steigt die Glucocorticoid-Produktion und auch die Sensitivität gegenüber dem Hormon nimmt zu (vermehrte Expression von Glucocorticoid-aktivierenden Enzymen).

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Besonders von Knochenschwund betroffen sind bettlägerige Patienten (z.B. bei Hemiplegie nach Schlaganfall oder Fraktur der unteren Extremitäten). Aber auch die Ruhigstellung mittels Gipsverband bspw. einer Unterarmfraktur geht mit einem deutlichen Schwund im betroffenen Knochenareal einher.

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Ca. 2/3 der Wirbelkörperbrüche bleiben zunächst asymptomatisch. Sie werden oft als Zufallsbefunde diagnostiziert.

Frakturen sind bereits als eine Komplikation der Osteoporose zu sehen, der es vorzubeugen gilt.

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Die Kyphose ist eine nach dorsal konvexe Krümmung der Wirbelsäule.

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Die Wirbelkörperfraktur ist zwar die häufigste Frakturform, die proximale Femurfraktur aber die folgenschwerste (Komplikationen: Immobilisation, Thrombosen, Infektionen). Sie geht mit einer hohen Letalität einher.

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Das Auftreten von Komplikationen erhöht vor allem im Alter die Morbidität und Mortalität enorm.

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20% der Patienten mit Schenkelhalsfrakturen sterben innerhalb des ersten Jahres, weitere 25% bleiben dauerhaft versorgungspflichtig invalide. Denn durch Funktionseinschränkung und Immobilität im Zusammenhang mit Frakturen kann es zu schwerwiegenden Komplikationen kommen, z.B. Thrombosen, Lungenembolien oder Pneumonien.