Jahrelang dachten wir, wir hätten Osteoporose verstanden: Es ist eine Krankheit, bei der die Knochen immer brüchiger werden, wenn sie an Dichte verlieren, normalerweise aufgrund von Alterung, Menopause und anderen Faktoren wie Kalzium- und Vitamin-D-Mangel in der Ernährung.
Aber heute werfen Fortschritte in der Forschung ein neues Licht auf Osteoporose, von der bis zum Jahr 2020 voraussichtlich die Hälfte aller Amerikaner über 50 betroffen sein wird. Von der Diagnose über die Prävention bis hin zur Behandlung von Osteoporose gibt es neue Forschungsergebnisse unser altes Verständnis von Osteoporose auf den Kopf gestellt.
Feinabstimmung des Osteoporose-Risikos
Der "Goldstandard"-Test zur Diagnose von Osteoporose ist der DEXA-Scan (Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie), der die Knochendichte in Wirbelsäule, Hüfte oder Handgelenk misst. Dies sind die häufigsten Stellen für Knochenbrüche. Aber dieser Test, so fortschrittlich er auch ist, hat seine Grenzen.
"Viele Patienten mit normalen Knochendichtemessungen bei einem DEXA-Scan haben immer noch Frakturen, und eine beträchtliche Anzahl von Patienten, deren DEXA-Scan Osteoporose zeigt, bekommt keine Frakturen", sagt Sundeep Khosla, MD, Professor für Medizin und Osteoporose-Forscher an der Mayo-Klinik in Rochester, Minnesota. „Die DEXA sagt Ihnen, wie viel Knochen vorhanden ist, aber nicht viel über die innere Struktur dieses Knochens.“Offensichtlich möchten Ärzte das Frakturrisiko viel genauer vorhersagen können, um genau abzustimmen, wer das größte Frakturrisiko hat und am dringendsten Medikamente benötigt.
Khosla vergleicht das menschliche Skelett mit einer Brücke aus Metall. "Man könnte zwei Brücken mit der gleichen Menge Metall darin haben, aber eine könnte stabiler sein, nur wegen der Art und Weise, wie sie konstruiert ist", sagt er. „Da sich die Mikroarchitektur der Knochen einer Person von der einer anderen unterscheidet, kann ihre tatsächliche Stärke ganz ähnlich sein."
Khosla und andere Osteoporoseforscher untersuchen neue Bildgebungs- und Computertechniken, die es ihnen ermöglichen, in den Knochen zu schauen und spezifische strukturelle Merkmale zu sehen. Dies wird ihnen helfen, Modelle der Knochenstärke zu erstellen, die helfen können, vorherzusagen, welche Patienten am wahrscheinlichsten Frakturen haben werden.
Ein solches bildgebendes Verfahren ist die Computertomographie (CT) von Wirbelsäule und 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 erh alten“, sagt Khosla. "Je nachdem, wo ein Knochen am schwächsten ist, kann er mehr oder weniger anfällig für Brüche sein."
Dies wird in einem neuen Instrument, das zur Untersuchung von Osteoporose verwendet wird, der sogenannten hochauflösenden peripheren quantitativen Tomographie, auf ein höheres Niveau gebracht. Da es eine höhere Strahlung verwendet, kann es nicht an der Wirbelsäule oder in der Nähe lebenswichtiger Organe verwendet werden, aber es kann verwendet werden, um Bereiche wie Handgelenksknochen abzubilden. "Die Auflösung peripherer Scanner ist gut genug, um einzelne Strukturkomponenten zu sehen, die Ihnen viel mehr Informationen über die Stärke des Knochens geben", sagt Khosla.
Er sagt voraus, dass die peripheren Scanner, die möglicherweise nicht viel teurer sind als die heutigen DEXA, bald für den klinischen Einsatz zugelassen werden könnten. Da CT-Scans deutlich teurer sind, dürfen 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 erh alten.
"Wir müssen noch mehr Daten darüber sammeln, wie diese Tools das Frakturrisiko vorhersagen, aber die ersten Ergebnisse sind vielversprechend", sagt Khosla.
Knochenumbau verstehen
Bisphosphonat-Medikamente wurden ursprünglich als Osteoporose-Behandlungen angesehen, die beim Aufbau von Knochenmasse halfen. Doch schnell wurde klar, dass hier noch mehr vor sich ging. Bei vielen Patienten, die Bisphosphonate einnehmen, kann es nur zu einer geringfügigen Zunahme der Knochendichte kommen – um nur 1 % – und doch haben sie eine viel stärkere Verringerung ihres Frakturrisikos um bis zu 50 %.
"Forschungen haben gezeigt, dass es keinen Zusammenhang zwischen dem Aufbau von Knochenmasse durch diese Medikamente und der Verringerung des Frakturrisikos gibt", sagt Robert Heaney, M. D., Medizinprofessor am Osteoporosis Research Center der Creighton University School of Medizin in Omaha, Neb.
Wissenschaftler stellten fest, dass die Medikamente auch den Knochenumbau verlangsamten – den Prozess, bei dem vorhandene Knochenbereiche abgetragen und später durch neuen Knochen ersetzt werden. Bei Frauen in den Wechseljahren verdoppelt sich diese Rate des Knochenumbaus – und verdreifacht sich dann bis zu den frühen 60ern einer Frau.
"Stell dir vor, du fängst an, dein Haus umzubauen: Zuerst baust du einen Anbau an einer Seite, aber bevor du damit fertig bist, entscheidest du dich, die Garage auszureißen, und bevor du damit fertig bist, entscheidest du dich, eine Terrasse anzulegen, “, sagt Heney.„Du hättest ein ziemlich zerbrechliches Haus. Das passiert beim beschleunigten Knochenumbau.“
Jetzt, da sie die Bedeutung des Knochenumbaus verstehen, versuchen Osteoporose-Experten, dieses Wissen zu nutzen, um bei der Vorhersage von Osteoporose-Risikofaktoren zu helfen. Sie entwickeln Werkzeuge, die als Biomarker bekannt sind, chemische Maßeinheiten für die Rate des Knochenumbaus, die in Blut- oder Urinsekreten gefunden werden können. Es gibt bereits Biomarker für die Rate des Knochenumbaus, die in großen Bevölkerungsstudien sehr gut funktionieren, sagt Heaney, aber sie haben noch keine Marker, die in der Arztpraxis auf individueller Patientenebene gut funktionieren. Sobald genauere Biomarker entwickelt sind, können diese und fortschrittliche Bildgebungstechniken unser Verständnis darüber, wer am stärksten von Osteoporose bedroht ist, enorm verbessern.
"Dadurch können wir uns darauf konzentrieren, wo das eigentliche Problem liegt: der übermäßige Umbau, der den Knochen brüchig macht", sagt Heaney.
Neue Osteoporosebehandlungen
Vor ein paar 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 mit der Untersuchung der gesamten Familie – über 150 Personen – und identifizierten schließlich das, was sie das „Gen für hohe Knochenmasse“nennen.
Eine bestimmte Mutation in diesem Gen bewirkt, dass der Körper ungewöhnlich hohe Mengen eines Proteins namens LRP5 (Low Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 5) produziert. LRP5 beeinflusst, wie viel Knochen gebildet und erh alten wird. „Keiner der Menschen mit dem Gen für hohe Knochenmasse hatte jemals etwas gebrochen, selbst wenn sie vom Scheunendach gefallen wären“, sagt Heaney.
Die Identifizierung des Gens für hohe Knochenmasse und des daran beteiligten chemischen Signalwegs hat eine Vielzahl neuer Möglichkeiten für die Behandlung von Osteoporose eröffnet."Die Aussicht hier ist, ein Osteoporose-Medikament oder Medikamente zu bauen, die den Körper dazu bringen, sich so zu verh alten, als ob er diese Mutation hätte, und mehr Knochen aufzubauen", sagt Heaney. Er glaubt, dass Medikamente, die auf diesen Signalweg abzielen, bereits am Menschen getestet werden, aber es kann einige Zeit dauern, bis sie auf den Markt kommen. "Da dieser Signalweg neben den Knochen auch auf andere Bereiche des Körpers einwirkt, müssen Sie sicher sein, dass Ihr Medikament nicht anderswo unbeabsichtigte Ergebnisse hervorruft."
Wissenschaftler untersuchen auch neue Verbindungen, sogenannte Vitamin-D-Analoga, als potenzielle Osteoporose-Behandlungen. Diese Medikamente sind im Wesentlichen eine aufgeladene Version von Vitamin-D-Ergänzungen – Moleküle, die basierend auf der Struktur von Vitamin D verändert wurden, um den Knochenverlust zu minimieren und die Knochenbildung zu maximieren.
Eines dieser Medikamente, 2MD, hat sich in Tiermodellen für Osteoporose als sehr vielversprechend erwiesen und wird jetzt am Menschen untersucht. "Es stimuliert die Knochenbildung dramatisch, und wenn wir in der Lage sind, irgendetwas zu sehen, das auch nur annähernd den gleichen Ergebnissen beim Menschen entspricht, wird dies enorm sein", sagt Neil Binkley, MD, Co-Direktor des Osteoporosis Clinical Center und Forschungsprogramm an der University of Wisconsin-Madison. Ein weiterer Pluspunkt: Da das Medikament auf Vitamin D basiert, werden laut Binkley möglicherweise keine ungewöhnlichen Nebenwirkungen auftreten und es könnte sogar die Funktion des Immunsystems so stärken, wie es natürliches Vitamin D tut.
Ein Medikament, das der Zulassung näher steht, ist eine experimentelle Behandlung namens Denosumab. Diese halbjährliche Injektion befindet sich jetzt in klinischen Phase-III-Studien und verbessert nachweislich die Knochendichte. Denosumab zielt auf ein völlig neues Ziel für Osteoporose ab: ein Protein namens RANK-Ligand. Dieses Protein spielt eine Schlüsselrolle in dem Prozess, bei dem Zellen, die als Osteoklasten bezeichnet werden, Knochen abbauen. Und die Forscher hoffen, dass das Medikament dazu beitragen wird, den Prozess des Knochenschwunds durch Knochenersatz in Schach zu h alten. Denosumab könnte bereits Ende 2008 auf den Markt kommen.
"Osteoporose ist ein ziemlich junges Gebiet", sagt Binkley. „Als ich an der medizinischen Fakultät war, diagnostizierte man Osteoporose erst, nachdem sich jemand einen Knochen gebrochen hatte, so wie wir früher nur Herzkrankheiten nach einem Herzinfarkt diagnostizierten. Wir wissen jetzt mehr und entwickeln bessere Instrumente zur Diagnose, Behandlung und Vorbeugung von Osteoporose."
