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- Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie (Institut für Röntgendiagnostik) (1)
- Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften (1)
- Klinik und Poliklinik für Allgemein-, Viszeral-, Gefäß- und Kinderchirurgie (Chirurgische Klinik I) (1)
- Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin (1)
EU-Project number / Contract (GA) number
- 694913 (1)
- HEALTHF2- 2008-201099 (1)
Context
Primary aldosteronism (PA) is the most frequent form of endocrine hypertension. Besides its deleterious impact on cardiovascular target organ damage, PA is considered to cause osteoporosis.
Patients and methods
We assessed bone turnover in a subset of 36 postmenopausal women with PA. 18 patients had unilateral PA and were treated by adrenalectomy, whereas 18 patients had bilateral PA and received mineralocorticoid receptor antagonist (MRA) therapy respectively. 18 age- and BMI-matched females served as controls. To estimate bone remodeling, we measured the bone turnover markers intact procollagen 1 N-terminal propeptide, bone alkaline phosphatase, osteocalcin and tartrate resistant acid phosphatase 5b in plasma by chemiluminescent immunoassays at time of diagnosis and one year after initiation of treatment.
Study design
Observational longitudinal cohort study.
Setting
Tertiary care hospital.
Results
Compared with controls, patients with PA had mildly elevated osteocalcin at baseline (p = 0.013), while the other bone markers were comparable between both groups. There were no differences between the unilateral and the bilateral PA subgroup. One year after initiation of MRA treatment with spironolactone bone resorption and bone formation markers had significantly decreased in patients with bilateral PA. In contrast, patients adrenalectomized because of unilateral PA showed no significant change of bone turnover markers.
Conclusion
This study shows that aldosterone excess in postmenopausal women with PA is not associated with a relevant increase of bone turnover markers at baseline. However, we observed a significant decrease of bone markers in patients treated with spironolactone, but not in patients treated by adrenalectomy.
Patients affected by gastroenteropancreatic–neuroendocrine tumors (GEP–NETs) have an increased risk of developing osteopenia and osteoporosis, as several factors impact on bone metabolism in these patients. In fact, besides the direct effect of bone metastasis, bone health can be affected by hormone hypersecretion (including serotonin, cortisol, and parathyroid hormone-related protein), specific microRNAs, nutritional status (which in turn could be affected by medical and surgical treatments), and vitamin D deficiency. In patients with multiple endocrine neoplasia type 1 (MEN1), a hereditary syndrome associated with NET occurrence, bone damage may carry other consequences. Osteoporosis may negatively impact on the quality of life of these patients and can increment the cost of medical care since these patients usually live with their disease for a long time. However, recommendations suggesting screening to assess bone health in GEP–NET patients are missing. The aim of this review is to critically analyze evidence on the mechanisms that could have a potential impact on bone health in patients affected by GEP–NET, focusing on vitamin D and its role in GEP–NET, as well as on factors associated with MEN1 that could have an impact on bone homeostasis.
The glycoprotein sclerostin has been identified as a negative regulator of bone growth. It exerts its function by interacting with the Wnt co-receptor LRP5/6, blocks the binding of Wnt factors and thereby inhibits Wnt signalling. Neutralizing anti-sclerostin antibodies are able to restore Wnt activity and enhance bone growth thereby presenting a new osteoanabolic therapy approach for diseases such as osteoporosis. We have generated various Fab antibodies against human and murine sclerostin using a phage display set-up. Biochemical analyses have identified one Fab developed against murine sclerostin, AbD09097 that efficiently neutralizes sclerostin's Wnt inhibitory activity. In vitro interaction analysis using sclerostin variants revealed that this neutralizing Fab binds to sclerostin's flexible second loop, which has been shown to harbour the LRP5/6 binding motif. Affinity maturation was then applied to AbD09097, providing a set of improved neutralizing Fab antibodies which particularly bind human sclerostin with enhanced affinity. Determining the crystal structure of AbD09097 provides first insights into how this antibody might recognize and neutralize sclerostin. Together with the structure–function relationship derived from affinity maturation these new data will foster the rational design of new and highly efficient anti-sclerostin antibodies for the therapy of bone loss diseases such as osteoporosis.
Die Knochendichte ist ein Maß für die Bruchfestigkeit eines Knochens. Ihre Erfassung spielt eine wichtige Rolle in Prävention und Diagnostik der Osteoporose. Um die gemessenen Knochendichtewerte eines Patienten beurteilen zu können, sind Referenzwerte notwendig, die das Geschlecht, das Alter und bei den Frauen den Menopausenstatus mitberücksichtigen. Da geographisch bedingte Unterschiede in der Knochendichte bestehen, ist es sinnvoll Referenzdaten aus dem Gebiet zu rekrutieren, für das sie später auch gelten sollen. In der vorliegenden Studie wurde die Knochendichte an 3 Lokalisationen des proximalen Femur gemessen, am Schenkelhals, am Trochanter und am Ward´s Triangle. Das Kollektiv bestand aus 695 gesunden deutschen Männern und Frauen zwischen 18 und 80 Jahren, mit einer Gewichtung im mittleren Altersbereich. Anhand eines Fragebogens wurden das Alter, die Körpermaße und die wichtigsten anamnestischen Daten erfasst und nach Anwendung von Ausschlußkriterien nur gesunde, weder medikamentös, noch familiär belastete Probanden in die Auswertungen miteinbezogen. Die Probanden stammen aus 3 deutschen Städten, aus Halle, Chemnitz und Köln. Die Knochendichtemessungen wurden durch einen DXA Osteodensitometer (QDR 1000, Hologic) vorgenommen, der in einem Meßfahrzeug installiert war. Somit war der Einsatz desselben Osteodensitometers an verschiedenen Orten möglich und das Zusammenfügen der gemessenen Daten unproblematisch. Bei einem Teil des Kollektivs wurden Griffstärkemessungen durchgeführt. Die Probanden wurden getrenntgeschlechtlich in Dekaden unterteilt und für jede Altersgruppe die durchschnittliche Knochendichte mit Standardabweichung dargestellt. Für die Knochendichte am Schenkelhals und am Ward´s triangle wurden zusätzlich die Spannweiten zwischen plus/minus 1 Standardabweichung und plus/minus 2 Standardabweichungen ermittelt und tabellarisch aufgelistet. Untersucht wurde der Einfluß von Alter, Größe, Gewicht, bei einem Teilkollektiv der Griffstärke und bei den Frauen des Menopausenstatus auf die Knochendichte. Die Untersuchung führte zu folgenden Ergebnissen: - Die Analyse über den Altersgang der Knochendichte zeigt eine - mit zunehmendem Alter einhergehende - Abnahme der Konochendichte, insbesondere bei den Frauen. Stark betroffen ist dabei die Knochendichte am Ward´s Triangle, etwas geringer betroffen die Knochendichte am Schenkelhals. - Das Körpergewicht hat eine deutliche und begünstigende Wirkung auf die Knochendichte am proximalen Femur bei Männern und Frauen, insbesondere auf den Schenkelhals. Dieser Einfluß übertrifft in unserem, eher jüngeren Kollektiv auch die altersbedingte Wirkung an der Knochendichte. - Die Griffstärke repräsentiert die Muskelkraft, die bei den Männern und prämenopausalen Frauen eine positive und signifikante Korrelation zur Knochendichte zeigt. - Die Körpergröße hat verglichen mit den anderen anthropometrischen Werten eine geringe Auswirkung auf die Knochendichte am proximalen Femur. - Der Menopausenstatus beeinflußt die altersabhängigen Veränderungen an der Knochendichte, v.a. am Ward´s Triangle. So ist bei den postmenopausalen Frauen der jährliche Knochendichteverlust höher, als bei den Frauen vor der Menopause. - Wir fanden keine relevanten Unterschiede zwischen unseren Knochendichtewerten und den Werten von weißen US-Amerikanern aus einer anderen Studie. Das läßt auf eine Vergleichbarkeit von deutschen und nordamerikanischen Knochendichtewerten schließen.
Background
The role of cement-augmented screw fixation for calcaneal fracture treatment remains unclear. Therefore, this study was performed to biomechanically analyze screw osteosynthesis by reinforcement with either a calcium phosphate (CP)-based or polymethylmethacrylate (PMMA)-based injectable bone cement.
Methods
A calcaneal fracture (Sanders type IIA) including a central cancellous bone defect was generated in 27 synthetic bones, and the specimens were assigned to 3 groups. The first group was fixed with four screws (3.5 mm and 6.5 mm), the second group with screws and CP-based cement (Graftys (R) QuickSet; Graftys, Aix-en-Provence, France), and the third group with screws and PMMA-based cement (Traumacem (TM) V+; DePuy Synthes, Warsaw, IN, USA). Biomechanical testing was conducted to analyze peak-to-peak displacement, total displacement, and stiffness in following a standardized protocol.
Results
The peak-to-peak displacement under a 200-N load was not significantly different among the groups; however, peak-to-peak displacement under a 600- and 1000-N load as well as total displacement exhibited better stability in PMMA-augmented screw osteosynthesis compared to screw fixation without augmentation. The stiffness of the construct was increased by both CP- and PMMA-based cements.
Conclusion
Addition of an injectable bone cement to screw osteosynthesis is able to increase fixation strength in a biomechanical calcaneal fracture model with synthetic bones. In such cases, PMMA-based cements are more effective than CP-based cements because of their inherently higher compressive strength. However, whether this high strength is required in the clinical setting for early weight-bearing remains controversial, and the non-degradable properties of PMMA might cause difficulties during subsequent interventions in younger patients.
Summary
In adult hypophosphatasia (HPP) patients, elevated lumbar spine dual X-ray absorptiometry (DXA) values are associated with markers of disease severity and disease-specific fracture risk while femoral bone mineral density (BMD), being largely unaffected by the disease severity, may still be useful to monitor other causes of increased fracture risk due to low BMD.
Introduction
Hypophosphatasia (HPP) is a rare inherited metabolic disorder due to deficient activity of the tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP). Clinical manifestation in adult HPP patients is manifold including an increased risk for fractures, but data regarding clinical significance of DXA measurement and associations with fracture risk and disease severity is scarce.
Methods
Retrospective single-center analysis of DXA scans in patients with confirmed HPP (documented mutation, clinical symptoms, low alkaline phosphatase activity). Further data evaluation included disease-related fractures, laboratory results (alkaline phosphatase, pyridoxalphosphate, phosphoethanolamine), and medical history.
Results
Analysis included 110 patients (84 female, mean age of 46.2 years) of whom 37.3% (n = 41) were harboring two mutations. Average T-Score level at the lumbar spine was − 0.1 (SD 1.9), and mean total hip T-Score was − 1.07 (SD 0.15). Both lower ALP activity and higher substrate levels (pyridoxalphosphate and phosphoethanolamine) were significantly correlated with increased lumbar spine T-Score levels (p < 0.001) while BMD at the hip was not affected by indicators of disease severity. Increased lumbar spine BMD was significantly associated with an increased risk for HPP-related fractures, prevalent in 22 (20%) patients (p < 0.001) with 21 of them having biallelic mutations.
Conclusion
BMD in adult HPP patients is not systematically reduced. Conversely, increased lumbar spine BMD appears to be associated with severely compromised mineralization and increased risk for HPP-related fractures while BMD at the hip appears unaffected by indicators of disease severity, suggesting suitability of this anatomic location for assessing and discerning disorders with increased fracture risk owing to reduced BMD like osteoporosis.
Trial registration number
German register for clinical studies (DRKS00014022)
Date of registration
02/10/2018 – retrospectively registered
Sarcopenia and Malnutrition Screening in Female Osteoporosis Patients — A Cross-Sectional Study
(2021)
Sarcopenia and malnutrition are important determinants of increased fracture risk in osteoporosis. SARC-F and MNA-SF are well-established questionnaires for identifying patients at risk for these conditions. We sought to evaluate the feasibility and potential added benefit of such assessments as well as the actual prevalence of these conditions in osteoporosis patients. We conducted a cross-sectional, single-center study in female osteoporosis patients ≥ 65 years (SaNSiBaR-study). Results of the sarcopenia (SARC-F) and malnutrition (MNA-SF) screening questionnaires were matched with a functional assessment for sarcopenia and data from patients’ medical records. Out of 107 patients included in the analysis, a risk for sarcopenia (SARC-F ≥ 4 points) and a risk for malnutrition (MNA-SF ≤ 11 points) was found in 33 (30.8%) and 38 (35.5%) patients, respectively. Diagnostic overlap with coincident indicative findings in both questionnaires was observed in 17 patients (16%). As compared to the respective not-at-risk groups, the mean short physical performance battery (SPPB) score was significantly reduced in both patients at risk for sarcopenia (7.0 vs. 10.9 points, p < 0.001) and patients at risk for malnutrition (8.7 vs. 10.5 points, p = 0.005). Still, confirmed sarcopenia according to EWGSOP2 criteria was present in only 6 (6%) of all 107 patients, with only 3 of them having an indicative SARC-F score. Bone mineral density was not significantly different in any of the at-risk groups at any site. In summary, applying SARC-F and MNA-SF in osteoporosis patients appears to be a complementary approach to identify individuals with functional deficits.
Knowledge of local bone quality is essential for surgeons to determine operation techniques. A device for intraoperative measurement of local bone quality has been developed by the AO-Research Foundation (DensiProbe®). We used this device to experimentally measure peak breakaway torque of trabecular bone in the proximal femur and correlated this with local bone mineral density (BMD) and failure load. Bone mineral density of 160 cadaver femurs was measured by ex situ dual-energy X-ray absorptiometry. The failure load of all femurs was analyzed by side-impact analysis. Femur fractures were fixed and mechanical peak torque was measured with the DensiProbe® device. Correlation was calculated whereas correlation coefficient and significance was calculated by Fisher’s Z-transformation. Moreover, linear regression analysis was carried out. The unpaired Student’s t-test was used to assess the significance of differences. The Ward triangle region had the lowest BMD with 0.511 g/cm2 (±0.17 g/cm2), followed by the upper neck region with 0.546 g/cm2 (±0.16 g/cm2), trochanteric region with 0.685 g/cm2 (±0.19 g/cm2) and the femoral neck with 0.813 g/cm2 (±0.2 g/cm2). Peak torque of DensiProbe® in the femoral head was 3.48 Nm (±2.34 Nm). Load to failure was 4050.2 N (±1586.7 N). The highest correlation of peak torque measured by Densi Probe® and load to failure was found in the femoral neck (r=0.64, P<0.001). The overall correlation of mechanical peak torque with T-score was r=0.60 (P<0.001). A correlation was found between mechanical peak torque, load to failure of bone and BMD in vitro. Trabecular strength of bone and bone mineral density are different aspects of bone strength, but a correlation was found between them. Mechanical peak torque as measured may contribute additional information about bone strength, especially in the perioperative testing.
Dynamic resistance exercise (DRT) might be the most promising agent for fighting sarcopenia in older people. However, the positive effect of DRT on osteopenia/osteoporosis in men has still to be confirmed. To evaluate the effect of low‐volume/high‐intensity (HIT)‐DRT on bone mineral density (BMD) and skeletal muscle mass index (SMI) in men with osteosarcopenia, we initiated the Franconian Osteopenia and Sarcopenia Trial (FrOST). Forty‐three sedentary community‐dwelling older men (aged 73 to 91 years) with osteopenia/osteoporosis and SMI‐based sarcopenia were randomly assigned to a HIT‐RT exercise group (EG; n = 21) or a control group (CG; n = 22). HIT‐RT provided a progressive, periodized single‐set DRT on machines with high intensity, effort, and velocity twice a week, while CG maintained their lifestyle. Both groups were adequately supplemented with whey protein, vitamin D, and calcium. Primary study endpoint was integral lumbar spine (LS) BMD as determined by quantitative computed tomography. Core secondary study endpoint was SMI as determined by dual‐energy X‐ray absorptiometry. Additional study endpoints were BMD at the total hip and maximum isokinetic hip−/leg‐extensor strength (leg press). After 12 months of exercise, LS‐BMD was maintained in the EG and decreased significantly in the CG, resulting in significant between‐group differences (p < 0.001; standardized mean difference [SMD] = 0.90). In parallel, SMI increased significantly in the EG and decreased significantly in the CG (p < 0.001; SMD = 1.95). Total hip BMD changes did not differ significantly between the groups (p = 0.064; SMD = 0.65), whereas changes in maximum hip−/leg‐extensor strength were much more prominent (p < 0.001; SMD = 1.92) in the EG. Considering dropout (n = 2), attendance rate (95%), and unintended side effects/injuries (n = 0), we believe our HIT‐RT protocol to be feasible, attractive, and safe. In summary, we conclude that our combined low‐threshold HIT‐RT/protein/vitamin D/calcium intervention was feasible, safe, and effective for tackling sarcopenia and osteopenia/osteoporosis in older men with osteosarcopenia.
Osteoporose wird definiert als erworbene, generalisierte Skeletterkrankung, die durch eine verminderte Knochenfestigkeit und einen pathologischen Knochenverlust charakterisiert wird. Durch die Störung der Mikroarchitektur kommt es zu strukturellen und funktionellen Defiziten im Sinne von Fragilitätsfrakturen. Mechanische Stimulation erhält die Gewebemasse und stimuliert deren kontinuierliche Anpassung. Östrogene spielen bei der Entwicklung, dem Wachstum und der Regeneration des Knochens eine bedeutende Rolle und wirken über Bindung an die Östrogenrezeptoren ER und ER in bestimmten Zielgeweben. Östrogenrezeptoren sind unverändert sehr geeignete Targets für die Entwicklung von Medikamenten im Rahmen der Osteoporosetherapie wie z.B. die selektiven Östrogen-Rezeptor-Modulatoren (SERMs). Die molekulare Klärung der Einflüsse von ER und ER ist unverändert von großer klinischer Bedeutung. Die Herstellung stabiler Zelllinien mit Überexpression von Reportergenkonstrukten und Rezeptoren kann dabei hilfreich sein. In dieser Arbeit wurde eine stabile Zelllinie mit Überexpression von ERβ etabliert, die unterschiedliche Wirkung von ER und ER wurden analysiert und die Effekte von zyklischer Dehnung auf Reportergenexpression unter der Kontrolle von mechanosensitiven responsiven Elementen wurden charakterisiert.
Background: To describe changes in health-related quality of life (HRQoL) of postmenopausal women with osteoporosis treated with teriparatide for up to 18 months and followed-up for a further 18 months, and to assess the influence of recent prior and incident fractures.
Methods: The European Forsteo Observational Study (EFOS) is an observational, prospective, multinational study measuring HRQoL using the EQ-5D. The primary objective was to assess changes in HRQoL during 36 months in the whole study population. A secondary post-hoc analysis examined fracture impact on HRQoL in four subgroups classified based on recent prior fracture 12 months before baseline and incident clinical fractures during the study. Changes from baseline were analysed using a repeated measures model.
Results: Of the 1581 patients, 48.4% had a recent prior fracture and 15.6% of these patients had an incident fracture during follow-up. 10.9% of the 816 patients with no recent prior fracture had an incident fracture. Baseline mean EQ-VAS scores were similar across the subgroups. In the total study cohort (n = 1581), HRQoL (EQ-VAS and EQ-5D index scores) improved significantly from baseline to 18 months and this improvement was maintained over the 18-month post-teriparatide period. Improvements were seen across all five EQ-5D domains during teriparatide treatment that were maintained after teriparatide was discontinued. Subjects with incident clinical fractures had significantly less improvement in EQ-VAS than those without incident fractures. Recent prior fracture did not influence the change in EQ-VAS during treatment.
Conclusions: EFOS is the first longitudinal study in women with severe postmenopausal osteoporosis in the real world setting to show a substantial improvement in HRQoL during teriparatide treatment that was sustained during subsequent treatment with other medications. The increase in HRQoL was lower in the subgroups with incident fracture but was not influenced by recent prior fracture. The results should be interpreted in the context of the design of an observational study.
Neurofibromatosis type 1 (NF1) is a genetic multisystemic autosomal dominant disorder determining reduced life expectancy due to higher risk of developing benign and malignant tumors. Low levels of vitamin D and reduced bone mineral density (BMD) have been reported in young patients with NF1. However, correlation between vitamin D and NF1 phenotype needs to be elucidated. Aim of this study was to assess vitamin D levels and bone metabolism in NF1 patients, analyzing potential correlations with clinical phenotype. A cross-sectional study was carried out in a monocentric series of NF1 patients, evaluating genotype, clinical phenotype, BMD, biochemical evaluation with focus on serum 25OH-vitamin D, parathyroid hormone (PTH), calcium and phosphate levels. Correlations between clinical manifestations, neurofibromas, and vitamin D status have been studied in comparison with healthy controls. 31 NF1 adult patients were matched for sex, age and body mass index with 31 healthy controls. A significantly difference in vitamin D level emerged in NF1 patients compared to controls. Interestingly low vitamin D levels correlated with a more aggressive phenotype and with a bigger size of neurofibromas. These data underline that vitamin D deficiency/insufficiency may play a role in clinical severity of neurofibromas in patients with NF1, suggesting the need to check bone status and replace vitamin D in these patients.
In 20 humanen, osteoporotischen Unterschenkeln wurde versucht eine Lauge-Hansen Supination-Eversions-Verletzung Stadium II zu reproduzieren. In 15 der 18 auswertbaren Proben waren Außenknöchelfrakturen induzierbar. Die Voraussetzung für die erfolgreiche Frakturinduktion war eine Mindestknochen- und Spongiosadichte des Außenknöchels gemessen mit pQCT an Innen- und Außenknöchel. Ansonsten kam es nur zu ligamentären fibularen oder tibialen Avuslionen. Entscheidend, ob eine Außenknöchelfraktur auf Höhe der Syndesmose oder distal entstand, war eine effektive, lateral gerichtete talofibulare Kraft. Jeweils sechs der 15 Außenknöchelfrakturen wurden mit winkelstabilen und nicht winkelstabilen Konturenplatten versorgt und biomechanisch getestet. Mit p kleiner 0,05 konnte signifikant gezeigt werden, dass zum Versagen der winkelstabilen Konturenplatte ein höheres Drehmoment und ein größere Außenrotation nötig waren, als für die nicht winkelstabilen Konturenplatte. Neben der biomechanischen Überlegenheit der winkelstabilen Konturenplatte konnte gezeigt werden, dass ihr Versagen im Gegensatz zur nicht winkelstabilen Konturenplatte unabhängig ist von der Knochendichte des Außenknöchels.
In der vorliegenden Arbeit wurden Patienten einer deutschen Rehabilitationsklinik in den Jahren 1993 bis 2002 untersucht, die einer Knochendichtemessung während ihres stationären Aufenthaltes unterzogen wurden. Es wurden 795 Patienten erfasst, darunter 658 (82,8%) Frauen und 168 (17,2%) Männer. Bei 31% der Patienten wurde die Diagnose Osteoporose im Entlassungsbericht der Rehabilitationsklinik erwähnt. Die Alterspanne erstreckte sich von 35-88 Jahre, wobei 55% der Patienten älter als 60 Jahre waren. Bei 59% dieser Patienten mit der Diagnose Osteoporose im Entlassungsbericht der Rehabilitationsklinik lag messtechnisch nach WHO-Kriterien eine Osteoporose vor. Patienten mit Osteoporose hatten in der Anamnese deutlich häufiger Frakturen an typischer Lokalisation. Nach gesicherter Diagnose „Osteoporose“ entsprechend der Leitlinien, erhielten in der Rehabilitationsklinik 62% der Patienten eine medikamentöse Therapie im Vergleich zu nur 19% bei Einweisung. Bei genauerer Betrachtung entsprach die medikamentöse Therapie der Rehabilitationsklinik jedoch nicht den Leitlinien des DVO (Dachverband Osteologie) und stellte sich in 90% der Fälle als unzureichend dar. Der Schwerpunkt der medikamentösen Therapie konzentrierte sich mit 80% auf die Altersklasse der 61-70 jährigen Patienten. Ein geschlechtsspezifischer Unterschied in der Häufigkeit einer Osteoporosetherapie bestand nicht. 75% der Patienten mit zuvor bekannter Diagnose erhielten eine Therapie im Vergleich zu 57% mit neu gestellter Diagnose. Anamnestische Frakturen an typischer Lokalisation beeinflussten das Verschreibungsverhalten positiv. Der Frakturtyp spielte keine Rolle. In 63% der Fälle war auch hier die Therapie nicht leitlinienkonform und 30% der Patienten mit anamnestisch festgestellter Fraktur erhielten keine Therapie. Deutliche Defizite in der Versorgungssituation der Patienten lagen in der vorliegenden Untersuchung vor allem in der Umsetzung einer adäquaten Therapie nach Leitlinien entsprechender Diagnostik sowie in der primärärztlichen Versorgung. Die medikamentöse Versorgung konnte in der Rehabilitationsklinik um 200% gesteigert werden, wobei in nur 3% der Fälle eine leitliniengerechte Kombinationstherapie verordnet wurde. Es bleibt zu untersuchen, ob die Leitlinien des DVO in die Behandlung von Osteoporosepatienten in Zukunft integriert werden.
Background: Studies with extracellular vesicles (EVs), including exosomes, isolated from mesenchymal stem cells (MSC) indicate benefits for the treatment of musculoskeletal pathologies as osteoarthritis (OA) and osteoporosis (OP). However, little is known about intercellular effects of EVs derived from pathologically altered cells that might influence the outcome by counteracting effects from “healthy” MSC derived EVs. We hypothesize, that EVs isolated from osteoblasts of patients with hip OA (coxarthrosis/CA), osteoporosis (OP), or a combination of both (CA/OP) might negatively affect metabolism and osteogenic differentiation of bone-marrow derived (B)MSCs.
Methods: Osteoblasts, isolated from bone explants of CA, OP, and CA/OP patients, were compared regarding growth, viability, and osteogenic differentiation capacity. Structural features of bone explants were analyzed via μCT. EVs were isolated from supernatant of naïve BMSCs and CA, OP, and CA/OP osteoblasts (osteogenic culture for 35 days). BMSC cultures were stimulated with EVs and subsequently, cell metabolism, osteogenic marker gene expression, and osteogenic differentiation were analyzed.
Results: Trabecular bone structure was different between the three groups with lowest number and highest separation in the CA/OP group. Viability and Alizarin red staining increased over culture time in CA/OP osteoblasts whereas growth of osteoblasts was comparable. Alizarin red staining was by trend higher in CA compared to OP osteoblasts after 35 days and ALP activity was higher after 28 and 35 days. Stimulation of BMSC cultures with CA, OP, and CA/OP EVs did not affect proliferation but increased caspase 3/7-activity compared to unstimulated BMSCs. BMSC viability was reduced after stimulation with CA and CA/OP EVs compared to unstimulated BMSCs or stimulation with OP EVs. ALP gene expression and activity were reduced in BMSCs after stimulation with CA, OP, and CA/OP EVs. Stimulation of BMSCs with CA EVs reduced Alizarin Red staining by trend.
Conclusion: Stimulation of BMSCs with EVs isolated from CA, OP, and CA/OP osteoblasts had mostly catabolic effects on cell metabolism and osteogenic differentiation irrespective of donor pathology and reflect the impact of tissue microenvironment on cell metabolism. These catabolic effects are important for understanding differences in effects of EVs on target tissues/cells when harnessing them as therapeutic drugs.
Die Osteoporose des Mannes ist eine unterdiagnostizierte Erkrankung. Die Zahl der betroffenen Männer in Deutschland wird auf 0,8 bis 1 Million geschätzt, aber die reale Inzidenz ist wahrscheinlich höher. Die Osteoporose des Mannes ist Schätzungen zufolge in bis zu 60% mit Begleiterkrankungen assoziiert. Hypophysäre Störungen wie Hypogonadismus und Wachstumshormonmangel sind starke Risikofaktoren für die Entwicklung einer Osteoporose. Es gibt in der Literatur nur wenige Daten über Hypophysenerkrankungen und Osteoporose, abgesehen davon, dass bei bestehendem Wachstumshormonmangel die Assoziation der Osteopenie / Osteoporose gesichert ist. Für die nicht diagnostizierten Fälle von GH-Defizienz kann jedoch die Manifestation einer Osteoporose ein erstes und führendes Symptom sein. Es gibt Evidenzen dafür, dass IGF-1 im Serum in gesunden Populationen positiv mit der Knochendichte korreliert. Das Ziel dieser Studie ist, eine große Anzahl an Patienten mit Osteoporose auf die Inzidenz niedriger IGF-1-Spiegel hin zu untersuchen.
Mit einer Prävalenz von 15% der Gesamtbevölkerung und sogar über 30% bei den Frauen über dem 50. Lebensjahr zählt die Osteoporose zu den Erkrankungen welcher bei steigender Lebenserwartung zunehmend sozioökonomisches Gewicht zukommt. Die Folgekosten bei Komplikationen wie Frakturen nach Stürzen übersteigen die einer Therapie um einiges. Ein Motor der Entstehung von Osteoporose ist oxidativer Stress. Dieser regt über Enzymkaskaden die Bildung und Aktivierung von Osteoklasten an, was einen erhöhten Knochenabbau zur Folge hat. Zu den körpereigenen Verteidigungstrategien gegen Oxidation gehören Selenoproteine wie Glutathionperoxidasen. In einer vorangegangenen Arbeit von Prof.Jakob und C. Becker wurde bereits ein Zusammenhang der GPx-Aktivität mit der Ausbildung von Osteoporose nachgewiesen. Osteoporotiker hatten eine signifikant verminderte Aktivität dieses Enzyms. Ein essentielles Spurenelement für die Herstellung der Gluthationperoxidasen ist Selen. Deutschland gilt diesbezüglich als Mangelversorgungsgebiet. Es ist bekannt, dass ein Mangel an Selen Krankheiten begünstigen kann. Als Beispiele seien hier die Keshan-Krankheit oder Kashin-Beck- Krankheit genannt. Auch in der Intensivmedizin wurde ein Nutzen der Selengabe bei Sepsispatienten nachgewiesen. Die Selenspiegel aller eingeschlossenen 163 Probanden wurden untersucht. Es zeigte sich durchgehend eine leichte Erniedrigung. Signifikante Unterschiede ergaben sich nicht. Ein mutmaßlicher Mangel an Selen war als Ursache für eine verminderte Gluthationperoxidaseaktivität nicht nachzuweisen. Da der Hauptproduktionsort der GPx die Niere ist, wurde als Arbeitsthese die Vermutung aufgestellt, dass eine Niereninsuffizienz über eine verminderte Produktion dieser antioxidativ wirkenden Enzyme als Ursache einer Osteoporose in Frage kommt. Berechnet wurde die Niereninsuffizienz in Form der GFR nach der Cockroft-Gault- Formel. Es ergab sich eine signifikante Reduzierung der GFR zwischen Kontrolle und Osteoporosegruppe (p<0,05) nicht aber zwischen Kontrolle und Osteopeniegruppe und Osteopenie- und Osteoporosegruppe. Bezüglich des Alters und GFR konnte eine signifikante Korrelation nachgewiesen werde. Zwischen der GPx-Aktivität und der glomerulären Filtrationsrate bestand eine signifikante Korrelation ( Korrelation nach Pearson 0.149 mit einer Signifikanz von 0.018; Spearman-Rho 0.162 mit Signifikanz 0.010 beides p< 0,05). Es bestätigt sich also die in der Literatur bekannte positive Assoziation der gestörten Nierenfunktion mit der Manifestation der Osteoporose. Mit der GPx wird in dieser ersten Arbeit ein Sekretionsprodukt der Niere identifiziert, welches über eine Verminderung der Sekretion in der gestörten Nierenfunktion die antioxidative Kapazität des Organismus einschränkt und damit die Entstehung einer Osteoporose begünstigen könnte.
Paradigm Shift
(2013)
Bone marrow lesions (BML) represent areas of deteriorated bone structure and metabolism characterized by pronounced water‐equivalent signaling within the trabecular bone on magnetic resonance imaging (MRI). BML are associated with repair mechanisms subsequent to various clinical conditions associated with inflammatory and non‐inflammatory injury to the bone. There is no approved treatment for this condition. Bisphosphonates are known to improve bone stability in osteoporosis and other bone disorders and have been used off‐label to treat BML. A randomized, triple‐blind, placebo‐controlled phase III trial was conducted to assess efficacy and safety of single‐dose zoledronic acid (ZOL) 5 mg iv with vitamin D 1000 IU/d as opposed to placebo with vitamin D 1000 IU/d in 48 patients (randomized 2:1) with BML. Primary efficacy endpoint was reduction of edema volume 6 weeks after treatment as assessed by MRI. After treatment, mean BML volume decreased by 64.53% (±41.92%) in patients receiving zoledronic acid and increased by 14.43% (±150.46%) in the placebo group (p = 0.007). A decrease in BML volume was observed in 76.5% of patients receiving ZOL and in 50% of the patients receiving placebo. Pain level (visual analogue scale [VAS]) and all categories of the pain disability index (PDI) improved with ZOL versus placebo after 6 weeks but reconciled after 6 additional weeks of follow‐up. Six serious adverse events occurred in 5 patients, none of which were classified as related to the study drug. No cases of osteonecrosis or fractures occurred. Therefore, single‐dose zoledronic acid 5 mg iv together with vitamin D may enhance resolution of bone marrow lesions over 6 weeks along with reduction of pain compared with vitamin D supplementation only.
In dieser Arbeit wurden die Diagnostik- und Behandlungsabläufe von 250 Patienten nach erlittener proximaler Femurfraktur in der Region Würzburg (Deutschland) untersucht. Auswertungsschwerpunkte waren die durchgeführte Diagnostik zur Abklärung einer Osteoporose, die Einleitung einer Pharmakotherapie und die Informationsübermittlung an den weiterbehandelnden Arzt. Aus den erhobenen Daten konnte eine Inzidenz für die Jahre 1993 und 1994 von 180 und eine Inzidenzdichte auf 100.000 Einwohner von 138,5 pro Jahr gemeinsam für Frauen und Männer hochgerechnet werden. Das mittlere Alter der untersuchten Patienten lag bei 76,3 Jahren, die 10%-Perzentile bei 59, die 90%-Perzentile bei 89 Jahren und der Median war 80 Jahre, und damit vergleichbar mit den anderen internationalen Studien. Die geschlechtsspezifischen Verteilung der Frakturen zeigte ein deutliches Übergewicht der Frauen (194 vs. 56 bei Männern). Bei allen Patienten unterblieb eine weitere Abklärung der Frakturursache während des stationären Aufenthaltes, obwohl die Diagnose Osteoporose zumindest hoch wahrscheinlich (241 Fälle) oder stationär festgestellt worden war (147 Fälle, radiologisch oder histologisch). - In keinem Fall wurde die zur Differenzialdiagnose erforderliche Laborroutine vollständig durchgeführt. - In 147 Fällen wurde die Diagnose einer Osteoporose durch den Radiologen (konventionelle Röntgenaufnahme) oder durch den Pathologen (Untersuchung des Femurkopfes) gestellt (in 127 Fällen radiologisch, in 58 Fällen histopathologisch). - Bei nur 20 der so festgestellten 147 Fälle (13,6 %) wurde eine Osteoporose-Therapie stationär eingeleitet und in nur 13 Fällen als Therapieempfehlung für den Entlassungsbericht übernommen. - Wurde die Diagnose durch den Radiologen oder Pathologen gestellt, so unterblieb in 2 von 3 Fällen jegliche Erwähnung im Entlassungsbericht. Wurde sie erwähnt, dann häufig nur in der Form des Röntgen- oder Histologiebefunds. - Die Diagnose Osteoporose wurde in 19,6 % der Entlassungsbriefe übermittelt und lag damit um ca. 5 % höher als der internationale Vergleich. - Wäre die stationär in 147 Fällen bereits festgestellte Diagnose jedes Mal übermittelt worden, hätte sich statt 19,6 % eine Quote von 58,8 % erreichen lassen. Eine Schenkelhalsfraktur steigert die Morbidität und Mortalität der betroffenen Patienten erheblich. Lediglich 23 von zuvor 195 Patienten konnten bei Entlassung aus der Akutklinik ohne Hilfe gehen, während die Zahl der vollständig immobilen Patienten von 2 auf 23 Patienten zum Zeitpunkt der Entlassung zunahm. 14 Patienten (5,6 %) starben im Krankenhaus oder im dokumentierten Beobachtungszeitraum. 26 Patienten (10,4 %) erlitten bereits ihre zweite proximale Femurfraktur, 12 (4,8 %) davon innerhalb nur eines Jahres und zwei sogar ihre dritte proximale Femurfraktur (0,8%). Die für den Patienten wirkungsvollen und das Gesundheitssystem kosteneffektiven Behandlungsmöglichkeiten machen eine weiterführende diagnostische Abklärung und Behandlung der proximalen Femurfraktur aus ethischen und sozioökonomischen Gründen erforderlich. Dies betrifft den Arzt der Akutversorgung und den weiterbehandelnden Arzt gleichermaßen. Die Behandlung sollte multimodal unter Einschluss einer adäquaten Pharmakotherapie erfolgen. Die aktuellen Therapieempfehlungen lassen sich auch für den nicht Osteologen verständlich und praktikabel aus den aktuellen Leitlinien z.B. der Deutschen Gesellschaft für Osteologie entnehmen und anwenden. Zu möglichen nicht medikamentösen Maßnahmen gehören Behandlungskonzepte mit Mobilisationstraining (Fallverhütung), Hüftprotektoren und Reduktion/Vermeidung von Sedativa (v. a. Benzodiazepine). Das Bewusstsein von Ärzten und Patienten muss für den Zusammenhang „Fraktur mit inadäquatem Trauma“ und „Osteoporose“ geschärft werden. Fortbildungen und Öffentlichkeitsarbeit können hier wertvolle Dienste leisten. Jede erlittene Fraktur mit inadäquatem Trauma sollte bei Arzt und Patient die Frage nach einer Osteoporose aufwerfen. Eine weiterführende Abklärung sollte gegebenenfalls eingeleitet und die Notwendigkeit einer Behandlung überprüft werden. - Diese Studie belegt, dass die Versorgung für den untersuchten Zeitraum völlig ungenügend ist. - Sie kann als Basis dienen, um Verbesserungen in diesem Bereich zu dokumentieren. - Sie zeigt, dass umfassende Anstrengungen erforderlich sind, das Bewusstsein für den Zusammenhang proximale Femurfraktur und Osteoporose zu schärfen und effektive Präventionsmaßnahmen (z.B. Verhinderung einer zweiten Schenkelhalsfraktur) einzuleiten.