Schon über 6 Millionen Menschen in Deutschland, meist Frauen, leiden an Osteoporose. Der Knochenschwund hängt immer und unmittelbar mit der Knochenqualität zusammen. Gesunde Knochen brauchen in erster Linie Bewegung, Calcium und Vitamin D.
Knochen und Knochenstärke
Beim Knochen handelt es sich um lebendes Gewebe. Es besteht aus einem Fasergerüst, das durch Kalzium, Phosphor und anderen Mineralstoffen gehärtet ist. Zwei verschiedene Strukturen bilden den Knochen: "fester" (kortikaler) Knochen und "poröser" (trabekulärer) Knochen. Die kortikale Knochenstruktur bildet die äußere Schicht – eine starke, dichte Struktur aus Gewebefasern. Innerhalb dieser äußeren Schicht befindet sich der schwammartige trabekuläre Knochen. Damit Knochen frakturresistent sind und bleiben, müssen sie stark sein. Knochenstärke wiederum ist abhängig von zwei Hauptfaktoren: der Knochenmasse und der Knochenqualität. Während die Messung der Knochenmasse zur Bestimmung eines künftigen Frakturrisikos hilfreich sein kann, führt die alleinige Erhöhung der Knochenmasse durch Medikamente nicht unbedingt zum Schutz vor Knochenbrüchen.
Entscheidend zur Bestimmung der Knochenstärke und damit letztlich auch zur Bestimmung der Frakturresistenz ist die Knochenqualität. Viele unterschiedliche Faktoren sind für die Knochenqualität verantwortlich. Dazu gehören besonders die so genannte Mikroarchitektur (die mikroskopische Struktur des trabekulären Knochens, der so genannten Knochenbälkchen), der ausgewogene Knochenumbau (Gleichgewicht zwischen Knochenabbau, Erneuern und mikroskopischem Reparieren des Knochengewebes), die Materialeigenschaften des Knochengewebes (Mineralisierung, sowie die Kombination der Kristallinität und der Kollagenstruktur). Neueste Untersuchungen zeigen, dass bestimmte Therapieformen alle Faktoren der Knochenqualität beeinflussen, die für den Erhalt der Knochenstärke verantwortlich sind und so Frakturen reduzieren helfen.
Mikroarchitektur der Knochen
Die Mikroarchitektur des Knochens hat im Zusammenhang mit der allgemeinen Knochenstärke eine sehr wichtige Rolle. Die meisten Knochen im Körper (auch Wirbelkörper und Hüftknochen) enthalten trabekulären Knochen. Knochentrabekel bestehen aus miteinander verbundenen Platten und Stäben, die ein inneres Gerüst bilden. Die Anzahl und Größe der Trabekel und wie diese miteinander verbunden sind, machen die Tragkraft des Knochengewebes aus. Die trabekulären Elemente des Knochens sind in einer dreidimensionalen Matrix vertikal und horizontal miteinander verbunden. Ihre Struktur und ihr Nutzwert ist ähnlich der heutigen Technologie von Moniereisen-verstärktem Beton, wie er in Brücken und Gebäuden verwendet wird. Die Trabekel-Matrix sorgt für die strukturelle Wirksamkeit und Haltbarkeit des Knochens. Bei Patienten mit Osteoporose führt der beschleunigte Umbau des Knochens durch die Osteoklasten (knochenabbauende Zellen) zum vollständigen Abbau oder zu einer allgemeinen Schwächung der Trabekel bzw. der dreidimensionalen Knochenmatrix. Letztlich werden die vertikalen und horizontalen trabekulären Verbindungen unterbrochen und es entstehen freie Enden. Diese in ihrer Kontinuität unterbrochenen trabekulären Verbindungen reduzieren die Knochenstabilität und erhöhen das Frakturrisiko.
Erneuerung des Knochens erhält Knochenqualität
Die Erneuerung des Knochens ist ein fortlaufender Prozess von Auf- und Abbau und trägt so zur Knochenqualität bei. Knochen ist ein komplexes, lebendes Gewebe, das sich ständig ändert und selbst repariert. Dieser Prozess wird Knochenumbau genannt. Der Aufbau und Abbauprozess erfolgt mit Hilfe von Zellen, den Osteoblasten und Osteoklasten. Die Osteoklasten tragen den alten Knochen ab, um Platz für neuen Knochen zu schaffen. Anschließend wird durch die Knochengewebe bildenden Osteoblasten neues Knochengewebe gebildet, das später kalzifiziert und gehärtet wird. Etwa um das 30. Lebensjahr ist die größte Knochenmasse erreicht. Danach führt der ständige Umbau des Knochens zu Knochenverlust, da nicht das gesamte abgebaute Knochengewebe ersetzt wird. Während jeder Umbauphase geht ein kleiner Teil an Knochenmasse verloren, was dazu führt, dass die Knochen weicher und damit frakturanfälliger werden. Sowohl Knochenaufbau als auch Knochenabbau können mittels der Quote des Knochenumbaus gemessen werden. Dieser Knochenumbau lässt sich durch Blut- und Urintests bestimmen, die die entsprechenden Knochenmarker (z.B. Gewebeproteine und von den Osteoklasten bzw. Osteoblasten abgesonderten Enzymen) anzeigen. Es gibt zwei Arten von Knochenmarkern: Resorptionsmarker (diese spiegeln den Knochenabbau wider) und Formationsmarker (diese spiegeln den Knochenaufbau wider).
Substanzen im starken Knochen
Der Knochen ist, wie bereits erwähnt, lebendes Gewebe. Mikroskopisch betrachtet hat es Materialeigenschaften, die vereint zur Tragkraft und frakturresistenten Belastbarkeit des kortikalen und trabekulären Knochens beitragen. Die spezifischen Materialeigenschaften des Knochens werden von Kollagen (Bindegewebe, organische Komponente des Knochens) sowie nicht-organischen Kristallen, die größtenteils aus Kalzium-Phosphat (Hydroxyapatit) bestehen, bestimmt. Eine optimale Kombination dieser Materialeigenschaften findet sich in gesundem, "gereiftem" Knochengewebe, dessen Stärke durch nicht-organische Mineralkristalle bedingt ist und dessen Härte und Flexibilität durch die organischen Kollagenstrukturen erzeugt wird. Die Osteoporose verändert diese ausgeglichene Kombination. Die Kollagenstruktur verfällt und die Mineralkristalle vergrößern sich, was zu weichem, sprödem Knochen führt, der zur Frakturen neigt. Ein ausgewogenes Verhältnis von Kollagen und Mineralien muss vorhanden sein, um eine adäquate Knochenstärke zu sichern. Neueste Studien belegen, dass einige Behandlungsformen alle Faktoren der Knochenqualität bewahren und dabei die Knochenstärke schützen und so letztendlich das Frakturrisiko verringern.
