Enzymhistochemische Analysen des zellulären Knochenmetabolismus bei der Osteoporoseinduktion am Großtiermodell

Abstract

Die Osteoporose ist eine systemische Skeletterkrankung, die aufgrund eines Verlusts an Knochenfestigkeit zu spontanen Frakturen, die ohne adäquate Traumata entstehen, führen kann. Aufgrund der zunehmenden Lebenserwartung ist in den nächsten Jahren mit einem deutlichen Anstieg dieses Krankheitsbildes und ihren Folgeerscheinungen zu rechnen. Die Versorgung der Frakturen mit heutigen Knochenersatzmaterialien und Implantaten gestaltet sich nicht immer einfach, da sie in der geschwächten Knochenstruktur nur schlecht Halt finden. Mit dieser Studie sollte ein geeignetes Großtiermodell für die Erforschung der Osteoporose gefunden werden, dass sowohl ein menschenähnlicher Knochenmetabolismus als auch eine für die Erprobung von Knochenersatzmaterialien und Implantaten geeigneten Knochenstatus aufweist. Der Knochenverlust sollte mit einer alleinigen bilateralen Ovariektomie (n=8), einer Ovariektomie in Kombination mit einer kalzium- und phosphatarmen sowie Vitamin-D-freien Diät (n=7) oder mit einer Injektion von 500 mg/kg KG Methylprednisolon alle 14 Tage zusätzlich zur Ovariektomie und der defizitären (n=8) induziert werden. Um die Auswirkungen auf den Knochenstatus zu quantifizieren wurden zu Beginn, nach drei und nach acht Monaten via Dual–energy–X–Ray absorptiometry (DEXA) die Knochenmineraldichte an der Lendenwirbelsäule, dem distalen Radius und am Femur gemessen. Mittels verschiedener histomorphometrischen Analysen wurden die Veränderungen der Knochenstruktur und die Veränderungen auf zellulärer Ebene analysiert. In dieser Studie konnte aufgrund der erzielten Ergebnisse nachgewiesen werden, dass eine alleinige Ovariektomie und deren Kombination mit einer defizitären Diät über einen Zeitraum von acht Monaten zwar einen Einfluss auf den Knochenmetabolismus haben, jedoch keine Osteoporose induzieren. Der Knochenstatus verschlechterte sich jeweils in den ersten drei Monaten, erholte sich aber nach acht Monaten weitestgehend. Die additive Glukokortikoidbehandlung konnte ein osteoporotischen Knochenstatus erzeugen. Zum Ende der Studie zeigten sich signifikante Unterschiede zu den anderen Untersuchungsgruppen. Dabei kam es an der Lendenwirbelsäule zu einem Knochendichteverlust von circa 35 %. Beeinflusst wurden auch die Knochenstruktur und der zelluläre Metabolismus in Bezug auf den Knochenumbau. Die Anzahl der Osteoklasten bezogen auf das Knochenvolumen (N.Oc/BV) und die Knochenoberfläche (N.Oc/BS) waren signifikant erhöht, ebenfalls vergrößerte sich die Osteoklastenoberfläche im Vergleich zur Knochenoberfläche. Gleichzeitig steigerte sich auch die Osteoblastenaktivität. Die Trabekel wirkten dünn sowie brüchig und verloren ihre Vernetzung untereinander. Diese Ergebnisse ließen darauf schließen, dass neben der Knochenresorption auch der Knochenaufbau stimuliert wurde, dass sich das Gleichgewicht jedoch zu Gunsten des Knochenabbaus verschob. Hieraus konnte bewiesen werden, dass durch die dreifache Behandlung der Tiere mit der bilateralen Ovariektomie, defizitären Diät und der Glukokortikoidinjektionen, ein geeignetes Modell für die Osteoporose im Schaf zu induzieren war.