Fortschritte in der Forschung verändern die Art und Weise, wie Osteoporose-Experten über diese weit verbreitete Krankheit denken.

Von Gina Shaw

Seit Jahren haben wir geglaubt, wir hätten Osteoporose verstanden. Es handelt sich um eine Krankheit, bei der die Knochen immer brüchiger werden, wenn sie an Dichte verlieren, in der Regel aufgrund von Alterung, Menopause und anderen Faktoren wie einem Mangel an Kalzium und Vitamin D in der Ernährung.

Heute jedoch werfen die Fortschritte in der Forschung ein neues Licht auf die Osteoporose, von der prognostiziert wird, dass sie bis zum Jahr 2020 die Hälfte aller Amerikaner über 50 Jahre betrifft.Von der Diagnose über die Prävention bis hin zur Osteoporosebehandlung stellt neue Forschung unser altes Verständnis von Osteoporose auf den Kopf.

Feinabstimmung des Osteoporoserisikos

Der "Goldstandard" -Test zur Diagnose von Osteoporose ist der DEXA-Scan (Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie), der die Knochendichte in der Wirbelsäule, der Hüfte oder im Handgelenk misst. Dies sind die häufigsten Stellen für Knochenbrüche. Dieser Test, so fortgeschritten wie er ist, hat jedoch Einschränkungen.

"Viele Patienten mit normaler Knochendichtemessung bei einem DEXA-Scan haben immer noch Frakturen, und eine beträchtliche Anzahl von Patienten, bei denen der DEXA-Scan zeigt, dass Osteoporose keine Frakturen aufweist", sagt Dr. med. Sundeep Khosla, Professor für Medizin und Osteoporose am Mayo Klinik in Rochester, Minn. "Die DEXA sagt Ihnen, wie viel Knochen vorhanden ist, aber nicht viel über die innere Struktur dieses Knochens." Natürlich möchten Ärzte in der Lage sein, das Frakturrisiko viel genauer vorherzusagen, um zu bestimmen, wer das größte Frakturrisiko hat und die meisten Medikamente benötigen.

Khosla vergleicht das menschliche Skelett mit einer Brücke aus Metall. "Sie könnten zwei Brücken mit der gleichen Metallmenge haben, aber eine könnte robuster sein, nur weil sie so gebaut ist", sagt er. "Da sich die Mikroarchitektur der Knochen einer Person von denjenigen einer anderen Person unterscheidet, kann ihre tatsächliche Stärke sehr unterschiedlich sein."

Khosla und andere Osteoporoseforscher untersuchen neue bildgebende Verfahren und Computertechniken, mit denen sie sehen können Innerhalb den Knochen, und sehen Sie spezifische strukturelle Merkmale. Dies hilft ihnen dabei, Modelle für die Knochenstärke zu erstellen, die vorhersagen können, welche Patienten am wahrscheinlichsten Frakturen haben.

Eine solche Bildgebungstechnik ist die Computertomographie (CT) der Wirbelsäule und der Hüfte. Die Forscher nehmen das dreidimensionale Bild des Knochens, das der CT-Scan erstellt, und verwenden eine Computermodellierungstechnik, die das Bild in winzige Teile zerlegt. "Die Dichte jedes Stücks ermöglicht es Ihnen, die Stärke jedes Stücks abzuschätzen und die Gesamtstärke der Struktur zu ermitteln", sagt Khosla. "Je nachdem, wo ein Knochen am schwächsten ist, kann er mehr oder weniger bruchanfällig sein."

Fortsetzung

Bei einem neuen Instrument zur Untersuchung der Osteoporose, der so genannten hochauflösenden peripheren quantitativen Tomographie, wird dies auf ein höheres Niveau gebracht. Da es eine höhere Bestrahlungsstärke aufweist, kann es nicht an der Wirbelsäule oder in der Nähe lebenswichtiger Organe verwendet werden, es kann jedoch zur Abbildung von Bereichen wie Handgelenkknochen verwendet werden. "Die Auflösung mit peripheren Scannern ist gut genug, um einzelne Strukturkomponenten zu sehen, die Ihnen viel mehr Informationen über die Stärke des Knochens geben", sagt Khosla.

Er prognostiziert, dass die peripheren Scanner, die möglicherweise nicht viel teurer als das heutige DEXA sind, bald für den klinischen Einsatz zugelassen werden können. Da CT-Scans erheblich teurer sind, können sie nicht als eigenständiges Screening-Tool verwendet werden. Wenn ein Patient jedoch aus einem anderen Grund einen CT-Scan hat, ist es relativ einfach, gleichzeitig Knocheninformationen zu erhalten.

"Wir müssen immer noch mehr Daten darüber sammeln, wie diese Instrumente das Bruchrisiko vorhersagen, aber die ersten Ergebnisse sind vielversprechend", sagt Khosla.

Grundlegendes zum Knochenumbau

Bisphosphonat-Medikamente wurden ursprünglich als Osteoporosebehandlungen angesehen, die zum Aufbau von Knochenmasse beitrugen. Es wurde jedoch schnell klar, dass hier etwas mehr vor sich ging. Viele Patienten, die Bisphosphonate einnehmen, sehen möglicherweise nur eine geringfügige Erhöhung der Knochendichte (bis zu 1%), haben jedoch ein viel größeres Risiko für Frakturen, nämlich bis zu 50%.

"Die Forschung hat gezeigt, dass es keinen Zusammenhang zwischen dem Aufbau dieser Knochenmasse und der Verringerung des Frakturrisikos gibt", sagt Dr. med. Robert Heaney, Professor für Medizin am Osteoporosis Research Center der Creighton University School of Medicine in Omaha, Neb .

Die Wissenschaftler erkannten, dass die Medikamente auch die Knochenumformung verlangsamten -- der Prozess, bei dem vorhandene Knochenbereiche entfernt werden, um später durch neuen Knochen ersetzt zu werden. Bei Frauen in den Wechseljahren verdoppelt sich diese Rate der Knochenumbildung - und verdreifacht sich dann um die frühen 60er Jahre einer Frau.

"Stellen Sie sich vor, Sie hätten Ihr Haus umgestaltet: Zuerst haben Sie eine Verlängerung auf einer Seite angebracht, aber bevor Sie damit fertig waren, haben Sie sich entschieden, die Garage abzureißen, und bevor Sie damit fertig sind, haben Sie beschlossen, ein Deck aufzulegen", sagt Heaney. "Sie hätten ein ziemlich zerbrechliches Haus. Genau das passiert beim beschleunigten Knochenumbau."

Fortsetzung

Nun, da sie die Bedeutung des Knochenumbaus kennen, versuchen Osteoporose-Experten, dieses Wissen zur Vorhersage von Risikofaktoren für Osteoporose zu nutzen. Sie entwickeln Werkzeuge, die als Biomarker bekannt sind. Hierbei handelt es sich um chemische Messgrößen für die Knochenumbaurate, die in Sekreten aus Blut oder Urin gefunden werden können. Laut Heaney gibt es bereits Biomarker für den Knochenumbau, die in großen Bevölkerungsstudien sehr gut funktionieren, aber sie verfügen noch nicht über Marker, die in der Arztpraxis auf individueller Patientenebene gut funktionieren. Sobald genauere Biomarker entwickelt wurden, können diese und fortschrittliche Bildgebungstechniken unser Verständnis darüber, wer von Osteoporose am stärksten gefährdet ist, enorm verbessern.

"Dies ermöglicht uns, uns auf das eigentliche Problem zu konzentrieren: der übermäßige Umbau, der den Knochen brüchig macht", sagt Heaney.

Neue Osteoporosebehandlungen

Vor einigen Jahren sah Heaney ein 18-jähriges Mädchen, das einen schweren Autounfall hatte. Sie war mit nur wenigen Prellungen davongekommen, und Röntgenaufnahmen zeigten, dass sie eine ungewöhnlich hohe Knochendichte hatte. Es stellte sich heraus, dass auch ihre Mutter eine Knochendichte hatte, die weit über dem Durchschnitt lag. Heaney und seine Kollegen in Creighton begannen, die gesamte Familie zu studieren - über 150 Menschen - und identifizierten schließlich das, was sie als "Gen mit hoher Knochenmasse" bezeichnen.

Eine bestimmte Mutation in diesem Gen bewirkt, dass der Körper ungewöhnlich hohe Mengen eines Proteins bildet, das als LRP5 (Low Density Lipoprotein Receptor Related Protein 5) bezeichnet wird. LRP5 beeinflusst, wie viel Knochen gebildet und erhalten wird. "Keiner der Menschen mit dem hohen Knochenmassengen hatte jemals irgendetwas gebrochen, selbst wenn sie vom Dach der Scheune gefallen waren", sagt Heaney.

Die Identifizierung des Gens mit hoher Knochenmasse und des damit verbundenen chemischen Signalwegs eröffnet eine Vielzahl neuer Möglichkeiten für die Osteoporosebehandlung. "Die Aussicht hier ist, ein Osteoporosemedikament oder Osteoporosemedikamente aufzubauen, bei denen der Körper so wirkt, als ob er diese Mutation hätte und mehr Knochen aufbaut", sagt Heaney. Er glaubt, dass sich Medikamente, die auf diesen Weg gerichtet sind, bereits in der Erprobung von Menschen befinden, es kann jedoch einige Zeit dauern, bis sie auf den Markt kommen können. "Da dieser Weg nicht nur auf Knochen, sondern auch auf andere Bereiche des Körpers wirkt, müssen Sie sicher sein, dass Ihr Medikament an anderer Stelle keine unbeabsichtigten Ergebnisse hervorbringt."

Fortsetzung

Wissenschaftler untersuchen auch neue Verbindungen, die als Vitamin D-Analoga bezeichnet werden, als mögliche Osteoporosebehandlungen. Bei diesen Medikamenten handelt es sich im Wesentlichen um eine aufgeladene Version von Vitamin-D-Präparaten - Moleküle, die aufgrund der Vitamin-D-Struktur verändert wurden, um den Knochenverlust zu minimieren und die Knochenbildung zu maximieren.

Eines dieser Medikamente, 2MD, hat sich in Tiermodellen für Osteoporose als vielversprechend erwiesen und wird derzeit am Menschen untersucht. "Es stimuliert die Knochenbildung dramatisch, und wenn wir etwas sehen können, das den gleichen Ergebnissen beim Menschen auch nur vage nahekommt, wird dies enorm sein", sagt Neil Binkley, MD, Co-Direktor des Osteoporosis Clinical Center und Forschungsprogramm an der University of Wisconsin-Madison. Ein weiteres Plus: Da das Medikament auf Vitamin D basiert, prognostiziert Binkley, dass möglicherweise keine ungewöhnlichen Nebenwirkungen auftreten und es kann sogar die Funktion des Immunsystems verbessern, wie dies bei natürlichem Vitamin D der Fall ist.

Ein Medikament, das der Zulassung näher kommt, ist eine experimentelle Behandlung namens Denosumab. Diese zweimal im Jahr stattfindende Injektion befindet sich derzeit in klinischen Studien der Phase III, und es wurde gezeigt, dass sie die Knochendichte verbessert. Denosumab zielt auf ein völlig neues Ziel für Osteoporose: ein Protein namens RANK-Ligand. Dieses Protein spielt eine Schlüsselrolle in dem Prozess, bei dem Zellen, die Osteoklasten genannt werden, den Knochen abbauen. Und die Forscher hoffen, dass das Medikament dazu beitragen wird, den Knochenabbau mit dem Knochenersatz in Schach zu halten. Denosumab könnte bereits Ende 2008 auf dem Markt sein.

"Osteoporose ist ein ziemlich junges Gebiet", sagt Binkley. "Als ich in der medizinischen Fakultät war, haben Sie Osteoporose erst diagnostiziert, nachdem jemand einen Knochen gebrochen hatte, so wie wir früher nur Herzkrankheiten nach einem Herzinfarkt diagnostizierten. Wir wissen jetzt mehr, und wir entwickeln bessere Instrumente zur Diagnose, Behandlung und Behandlung Osteoporose vorbeugen. "