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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-30773
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2006/3077/


Bisphosphonat-Therapie bei Osteoporosepatienten : Veränderung der dreidimensionalen Spongiosastruktur und Entwicklung des endostalen Umbaus

Jobke, Björn

Originalveröffentlichung: (2006) Vortrag auf dem Osteologie Kongress 2006 in Köln und Poster bei der ASBMR Konferenz 2006
pdf-Format:
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SWD-Schlagwörter: Osteoporose , Diphosphonate , Histologie , Spongiosa
Freie Schlagwörter (Deutsch): Bisphosphonate , Osteoklasten , Bone Turnover , m-CT , Knochenbiopsie
Freie Schlagwörter (Englisch): osteoporosis , micro-CT , bisphosphonates , osteoclasts , bone
Basisklassifikation: 44.46
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Delling, Günter (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.09.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 25.10.2006
Kurzfassung auf Deutsch: Einleitung: Osteoporose ist definiert als Verlust an Knochenmasse und Knochenstruktur und eine damit verbundene Abnahme der biomechanischen Stabilität. Das Risiko teil- und atraumatischer Frakturen steigt. Jede dritte postmenopausale Frau erleidet eine atraumatische Fraktur. Aber auch jeder fünfte Mann ist von dem Knochenschwund bedroht und erleidet Frakturen, die mit einer deutlich erhöhten Morbidität einhergehen. Ursache für den Knochenmasseverlust ist ein gesteigerter Knochenumbau zugunsten einer erhöhten Resorption durch Osteoklasten bei normaler oder niedriger endostaler Matrixapposition durch Osteoblasten. Eine Reduktion der Frakturrate und der laborchemischen Knochenabbauparameter bei Osteoporosepatienten unter antiresorptiver Therapie mit Bisphosphonaten ist mehrfach in randomisierten Studien belegt. Knochendichtemessungen (DEXA-Methode) zeigen dabei eine Stabilisierung bzw. einen geringen Knochendichteanstieg. Ziel unserer retrospektiven Studie an 110 Beckenkammbiopsien von 73 Patienten war es, die endostalen Umbauveränderungen mit den Strukturanalyseergebnissen des Mikro-CTs zu korrelieren, um die zellulären Mechanismen besser zu verstehen, die zu einer Strukturveränderung führen.
Material und Methoden: Untersucht wurden 110 dorsal entnommene Beckenkammbiopsien. Die Strukturanalyse erfolgte mit einem Mikro-CT 20. Ausgewertet wurden neben der jährlichen Veränderung des Knochenvolumens (Bone Volume/Tissue Volume), sechs weitere Strukturparameter. Die histolologische Beurteilung des Turnovers (High-Turnover, Low-Turnover, normaler Turnover) erfolgte semiquantitativ am Schnittpräparat. Das Studienkollektiv bestand aus 36 Skelettgesunden (w:21/m:16; Alter 49.5 +/-12.8 J), je zwei Biopsien von 14 Patienten einer nicht-therapierten Kontrollgruppe (w:5m:9; Alter 47.5 +/-12.8 J) mit einem mittleren Zeitraum von 79 Monaten (+/- 49.6 M.) zwischen den Biopsien und dem überwiegend männlichen Therapiekollektiv bestehend aus 23 Patienten (w:5/m:18; Alter 52.6 +/-11.5 J), die vor Bisphosphonat-Therapiebeginn und nach 38 Monaten (+/- 6 M.) biopsiert wurden. Bei 15 Patienten dieser Gruppe wurde in gleicher Weise eine dritte Biopsie nach 69 Monaten (+/-25 M.) ausgewertet.
Ergebnisse: Histologie: In der Therapiegruppe (High-Turnover Gruppe) ist es bei 14/23 Patienten (60.8%) bis zur zweiten Biopsie zu einer Reduktion des endostalen Umbaus gekommen. Dagegen hat sich nur bei 5/14 Patienten (35.7%) der Kontrollgruppe im Verlauf ihrer ca. 6 ½-jährigen Erkrankung der Turnover reduziert. Ausschließlich im Therapiekollektiv wurden nach 53.5 Monaten (+/- 21.3 M.) auffällig große Osteoklasten (10x), sogenannte Bisphosphonat-Osteoklasten, sowie Mikrokallus (10x) nachgewiesen. Mikro-CT (Kontrollguppe): Bei ca. 71.0% aller Patienten haben sich fast alle Strukturparameter im Verlauf altersunabhängig verschlechtert (z.B. BV/TV MEAN -0.7%/Jahr). Therapiegruppe: Die Veränderungen pro Jahr sind alters- und geschlechtsunabhängig. In dieser Gruppe gab es einen signifikanten BV/TV Anstieg (MEAN +1.7%/J, p<0.001). 65.2% (15/23) haben einen Knochenmassezuwachs, 17,4% (4/23) zeigen nahezu unveränderte BV/TV-Werte und ebenfalls 17,4% (4/23) haben eine Reduktion der Knochendichte.
Diskussion: Antiresorptiv wirkende Bisphosphonate führen histologisch auch nach mehr als 3 Jahren Therapie zu einer Reduktion des endostalen Umbaus. In Übereinstimmung mit DEXA-Dichtemessungen an Wirbelsäule und Schenkelhals kommt es auch an der Beckenkammspongiosa zu einer Stabilisierung bzw. geringen Zunahme der Knochenmasse und zu einer Verbesserung der Mikroarchitektur. „Normalwerte“ - wie im Normalkollektiv gemessen - werden aber nicht erreicht. Zur Reduktion der Frakturrate scheint die Wiederherstellung einer „kritischen Knochenmasse“ allerdings auszureichen.
Kurzfassung auf Englisch: Introduction: A reduction in the fracture rate and serum-markers of bone turnover in patients with osteoporosis (OP)receiving antiresorptive bisphosphonate (BP) therapy have been clinically proven by several studies. The aim of our retrospective analysis of paired iliac crest bone biopsy specimens from patients with OP was to investigate changes in trabecular microarchitecture and bone turnover with and without BP treatment.
Methods: Retrospectively we examined 110 iliac crest biopsies from 73 patients divided into three groups. 3-D micro-CT (m-CT 20, Scanco) analysis was performed on biopsies from 23 OP patients (average age 52.6y; 18 male, 5 female) before and after 38 months of BP treatment. We further investigated microarchitecture and histological bone turnover in paired biopsies of 14 OP patients (average age 47.5y) without treatment (mean time 79 months, SD 49.6 months) in comparison to 36 control patients with “normal” bone volume (average age 49.5y).
Results: M-CT analysis showed a mean increase in BV/TV from baseline by 1.7% per year in the treatment group. After 38 months, BV/TV had increased by 5.2% (p <0.0001). This was accompanied by an improvement in structural parameters (Conn.D, SMI, Tb.N., Tb.Th., Tb.Sp., TBPF). By comparison, 71% of the patients in the untreated group had a decrease in all trabecular bone parameters and a mean BV/TV loss of 0.7% per year. Annual changes were independent of age and gender in both groups. All patients in the “normal” control group had a BV/TV above 20%. Mean BV/TV was 26.5%. 60.8% (14/23) of the patients with a high turnover (HTO) in the treatment group had a reduction in bone turnover after 38 months. Only 35.7% (5/14) in the untreated group show a reduction of bone turnover after 79 months from baseline. 74% in the “normal” control group had a normal and balanced bone turnover. In 39% of the BP treatment group we found a conspicuous increase in osteoclast size, shape and number of nuclei (>10nuclei/Oc) and furthermore a significant increase in microcallus formations (10x)due to single trabecular fractures.
Conclusion: Antiresorptive therapy with BP over more than 3 years in osteoporotic male patients contributed to a significant increase in bone volume and trabecular architecture as measured by m-CT. The results demonstrate that male OP patients equally benefit from antiresorptive therapy consistent with clinical data from DEXA measurements. Bone turnover is reduced in the majority of the patients with a HTO at baseline. Untreated patients who experience no reduction in bone turnover lose 0.7% of their bone mass per year. Despite the fact that normal BV/TV (> 20%) is not fully restored by antiresorptive therapy, a critical bone mass is stabilized, thus preventing insufficiency of biomechanical stability that lead to fractures. 39% of the BP treated patients develop changes in osteoclast morphology, indicating cell apoptosis.

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