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Osteoporose und Mikronährstoffe

Osteoporose-Screening

Bild: RRF, fotolia.de

Die Osteoporose ist als eine systemische Skeletterkrankung definiert, bei der es zu einer niedrigen Knochenmasse und einer Verschlechterung der Mikroarchitektur des Knochengewebes kommt, mit der Folge vermehrter Knochenbrüchigkeit. Die Osteoporose ist inzwischen eine Volkskrankheit. Experten gehen davon aus, dass in Deutschland etwa 8 Mio. Menschen an Osteoporose leiden, jede vierte Person über fünfzig Jahre dürfte betroffen sein. Der Knochen unterliegt zeitlebens ständigen Umbauprozessen. Die Knochenstruktur wird den wechselnden Bedürfnissen angepasst. Im Alter zwischen 25 und 30 Jahren erreicht der Mensch die maximale Knochendichte, spätestens nach dem dreißigsten Lebensjahr wird die Knochenbilanz negativ, es kommt zu durchschnittlich 1 Prozent Knochenverlust pro Jahr. Bei der Frau steigt nach der Menopause mit Abfall des Östrogenspiegels der Verlust an Knochensubstanz rapide an: bis auf vier Prozent pro Jahr. Die Frau verliert also vom vierzigsten bis zum siebzigsten Lebensjahr durchschnittlich vierzig Prozent ihrer Knochenmasse, der Mann verliert im gleichen Zeitraum nur etwa zwölf Prozent.

Die maximale Knochenmasse des jungen Erwachsenen ist daher ein wichtiges Kapital, das für die Knochengesundheit eine zentrale Rolle spielt. Bei der Osteoporose kommt es zu verschiedenen Veränderungen des Knochengewebes, z.B. zu einer erniedrigten Knochendichte, zu einem minderwertigen Aufbau der Knochensubstanz, einer fehlerhaften Struktur und Verknüpfung der Kollagenmoleküle, zu mangelhaften Reparaturmechnismen und zu mangelhafter Mineralisation der Knochenmatrix.

Für die Entwicklung einer Osteoporose gibt es zahlreiche Risikofaktoren, die beeinflussbar sind. Fehlende körperliche Aktivität, d.h. ein chronischer Bewegungsmangel, ist ein wichtiger Risikofaktor für die Entstehung der Osteoporose, aber auch eine übermäßige sportliche Aktivität fördert die Entstehung dieser Erkrankung. Untergewicht ist mit einer Verminderung der Knochendichte assoziiert. Weitere Faktoren sind hormonelle Veränderungen wie z.B. eine früh einsetzende Menopause bei der Frau oder ein Testosteronmangel beim Mann. Rauchen, hoher Alkoholkonsum, starker Kaffeekonsum erhöhen ebenfalls das Osteoporoserisiko. Einen ungünstigen Effekt auf den Knochenstoffwechsel haben auch Depressionen, die mit einem höheren Spiegel von Stresshormonen oder proinflammatorischen Zytokinen verbunden sind. Zahlreiche Medikamente können die Knochen schwächen, wobei hier insbesondere die Therapie mit Cortison zu erwähnen ist. Ein ganz wichtiger Faktor für die Entstehung einer Osteoporose ist die Fehlernährung. Neben Alkohol und Koffein wirkt sich auch ein hoher Verbrauch von Zucker ungünstig auf den Knochenstoffwechsel aus. Ein weiterer Risikofaktor ist eine hohe Phosphatzufuhr, wobei als Phosphatquelle Fleisch- und Wurstwaren und Softdrinks die Hauptquelle darstellen. Eine hohe Zufuhr von Salz und tierischem Eiweiß vermehrt die Calciumausscheidung über den Urin. Generell ist eine säurebetonte Ernährung wie z.B. die typische „Western Diet“ ungünstig für die Knochen, da zur Neutralisierung von Säuren alkalische Salze aus dem Knochen mobilisiert werden müssen.

Für Aufbau und Erhalt der Knochendichte sind mehrere Mikronährstoffe essentiell. Die Entstehung der Osteoporose wird also keineswegs nur durch einen Calciummangel ausgelöst.


Zink

Der Knochen enthält ca. ein Drittel des Körper-Zinkgehalts. Bei einem Zinkmangel ist die Aktivität der Knochenaufbauzellen, der Osteoblasten, vermindert, ebenso die Bildung wichtiger Knochenbausteine wie Kollagene und Proteoglykane. Zink kann auch die Knochenresorption durch die Knochenabbauzellen (Osteoklasten) vermindern. Zink hat einen anabolen Effekt auf den Knochenstoffwechsel.


Kupfer

Kupfer hat zahlreiche pyhsiologische Funktionen im Stoffwechsel inne, hauptsächlich als Teil kupferhaltiger Metalloenzyme. Die kupferhaltigen Enzyme Phenoloxidase und Lysinoxidase sind am Kollagenstoffwechsel beteiligt und deshalb wichtig für die Struktur von Knochen- und Bindegewebe. Eine kleine US-amerikanischeStudie, die 2010 publiziert wurde, ergab, dass eine Kupfersupplementierung bei jungen Frauen die Konzentration der Kollagen-Cross-Links im Urin erhöht. Letztere sind ein Marker für den Knochenumsatz und des gesamten Kollagengehalts.

In der Fachzeitung „Biological Trace Element Research“ wurde 2008 eine Untersuchung über die Zusammenhänge der Kupferkonzentration im Blutplasma mit der Knochendichte publiziert. Es zeigte sich, dass die Plasma-Kupfer-Konzentration sehr gut mit der Knochendichte der Lendenwirbelsäule korrelierte.


Mangan

Mangan ist ein Cofaktor für die Synthese von Proteoglykanen, die für die Bildung von Knochen und Knorpeln gebraucht werden. Mangan wird auch für die Bereitstellung der Aminosäure Prolin zur Kollagenbildung benötigt. Bei Frauen mit Osteoporose wurden niedrige Plasma-Mangan-Konzentrationen beschrieben. Durch eine Supplementierung von Calcium, Kupfer, Zink und Mangan konnte ein Verlust der Knochenmasse über einen Zeitraum von 2 Jahren deutlich vermindert werden.


Homocystein

Homocystein ist als Risikofaktor für Gefäßerkrankungen bekannt. In epidemiologischen Studien konnte weiterhin ein Zusammenhang zwischen einem erhöhten Risiko für osteoporotische Frakturen und höhere Homocysteinkonzentrationen nachgewiesen werden. Hohe Homocysteinkonzentrationen erhöhen das Risiko für Osteoporose bei Frauen nahezu um das Doppelte, bei Männern um das Vierfache. Homocystein wird bekanntlich mit den Vitaminen B6, B12 und Folsäure abgebaut. Daraus ergibt sich, dass eine zu geringe Aufnahme eines dieser Vitamine zu einem Anstieg der Homocysteinkonzentration führen kann, wodurch dann auch das Osteoporoserisiko ansteigt. Männer und Frauen mit Vitamin-B12-Konzentrationen unter 200 ng/ l hatten eine geringere mittlere Knochendichte als Personen mit höheren Konzentrationen.



Vitamin C

Vitamin C wird für die Hydroxylierung der Aminosäuren Prolin und Lysin benötigt, die wiederum für die Quervernetzung der Kollagene entscheidend ist. Ohne Vitamin C können nur schadhafte Kollagenmoleküle gebildet werden, die der Funktion als Strukturproteine nicht nachkommen können. Außerdem steigert Vitamin C die Aktivität der Osteoblasten. Frauen mit hohen Vitamin-C-Konzentrationen hatten eine signifikant bessere Knochendichte, wenn die Calciumzufuhr höher war als 500 mg täglich. 2008 wurde eine Studie der Tuft-University publiziert, in der nachgewiesen wurde, dass eine hohe Vitamin-C-Zufuhr bei alten Männern Knochenverluste reduzieren kann.


Vitamin K

Vitamin K ist für die Carboxylierung des Knochenproteins Osteocalcin erforderlich. Letzteres spielt eine wichtige Rolle für die Knochenmineralisation, kann diese Funktion aber nur in carboxylierter Form entfalten. Um eine vollständige Carboxylierung des Osteocalcins zu erreichen, bedarf es deutlich höherer Vitamin-K-Spiegel als zur Aktivierung des Gerinnungssystems. Auch über andere Mechanismen wirkt Vitamin K einer Osteoporose entgegen, z.B. durch Hemmung der Osteoklastenaktivität und Hemmung der Bildung von Prostaglandin E2, das den Knochenabbau fördert. Bei Frauen nach der Menopause wirkt Vitamin K signifikant gegen Osteoporose.

Vitamin D

Vitamin D ist unbestritten einer der wichtigsten Mikronährstoffe für den Knochenstoffwechsel und zur Prävention der Osteoporose. Vitamin D fördert die Calciumaufnahme über den Darm sowie die Mineralisation und Härtung des Knochens. In Bezug auf die Osteoporose sind aber nicht nur die Vitamin-D-Effekte auf den Knochenstoffwechsel bedeutsam, es gibt inzwischen überzeugende Hinweise dafür, dass eine ausreichende Vitamin-D-Zufuhr bei Senioren die Zahl der Stürze und Brüche, einschließlich der Hüftfrakturen, um ungefähr 20 Prozent senken kann. Vitamin D ist also auch wichtig für die Stärkung der Muskulatur.

Zur Senkung des Risikos für Hüftfrakturen ist eine Vitamin-D-Konzentratioen (25-OH-D3) von über 30 ng/ ml erforderlich. Dieser Wert wird von älteren Menschen selten erreicht, zumal bei diesen im Vergleich zu jungen Menschen die körpereigene Vitamin-D-Synthese mit Hilfe des Sonnenlichts deutlich vermindert ist.

Die „International Osteoporosis Foundation“ empfiehlt älteren Menschen über 60 die Einnahme von 800 – 1000 IE Vitamin D täglich.

Calcium

Calcium ist sicherlich der Mineralstoff, der von den meisten Menschen mit der Knochengesundheit in Verbindung gebracht wird. Mehr als 99,5 Prozent des Calciums sind in Knochen und Sehnen lokalisiert, bei Männern ca. 1 kg, bei Frauen 0,8 kg. Unbestritten hat eine optimale Calciumzufuhr eine zentrale Bedeutung für die Knochengesundheit, daraus folgt aber nicht, dass eine sehr hohe Calciumzufuhr mit Hilfe von Supplementen zur Osteoporoseprävention sinnvoll ist. Wie eine neue Metaanalyse zeigt, können Calciumsupplemente allein das Knochenbruchrisiko an den langen Röhrenknochen und an der Hüfte nicht vermindern. Möglicherweise steigt sogar das Hüftfrakuturrisiko. Jetzt gibt es zudem deutliche Hinweise, dass die Einnahme von Calciumtabletten das Herzinfarktrisiko erhöhen könnte. Aufgrund neuerer Daten muss die breit praktizierte Basisempfehlung, Calciumsupplemente zur Osteoporoseprävention einzusetzen, überdacht werden, wobei aber nach wie vor gilt, dass eine ausreichende Calciumversorgung sichergestellt sein muss.


Magnesium

Der menschliche Körper enthält etwa 25 g Magnesium, etwa die Hälfte davon ist an das Hydroxylapatit des Knochens gebunden. In epidemiologischen Studien konnte ein Zusammenhang zwischen Magnesiummangel und Osteoporose mehrfach nachgewiesen werden.
Magnesium ist nicht nur wichtig für den Knochenstoffwechsel in seiner Funktion als Knochenbaustein, es spielt auch eine wichtige Rolle für die Aktivierung von Vitamin D in den Nieren, d.h. ein Magnesiummangel kann die Stoffwechseleffekte des Vitamins D erheblich einschränken.

Während bis vor einigen Jahren das Calcium als das Maß aller Dinge für die Osteoporoseprävention angesehen wurde, so zeigt sich heute, dass viele Mikronährstoffe notwendig sind und in ausreichender Menge verfügbar sein müssen. Entgegen einer weitverbreiteten Meinung ist die Mikronährstoffversorgung auch in Deutschland keineswegs zufriedenstellend, wie die Ergebnisse der NVS II zeigen. Bei älteren Menschen treten in Folge einseitiger Ernährungsgewohnheiten Mikronährstoffmängel gehäuft auf.


Referenz:

• Rainer Bartl: Osteoporose; Thieme 2011

• Cem Ekmekcioglu, Wolfgang Markl: Essenzielle Spurenelemente; SpringerWienNewYork 2006

• Chaudhri MA et al.: Plasma copper and bone mineral density in osteopenia: an indicator of bone mineral density in osteopenic females; Biol Trace ELem Res. 2009 Summer; 129(1-3): 94-8

• van Meurs JB et al.: Homocysteine levels and the risk of osteoporotic fracture; N Engl J Med. 2004 May 13, 350(20): 2033-41

• Yazdanpanah N et al.: Effect of dietary B vitamins on BMD and risk of fracture in elderly men and women: the Rotterdam study; Bone 2007 Dec; 41(6): 987-94

• Sugiura M et al.: Dietary patterns of antioxidant vitamin and carotenoid intake associated with bone mineral density: findings from post-menopausal Japanese female subjects; Osteoporos INt. 2011 Jan; 22(1): 143-52

• Kathleen Doheny: Vitamin C: Goot for Your Bones; WebMD Health News; Sept. 19; 2008

• Cees Vermeer and Elke Theuwissen: Vitamin K, osteoporosis and degenerative diseases of ageing; Menopause Int 2011; 17: 19-23

• Ingrid Kreutz: Täglich Vitamin D spätestens ab 60 Jahren; Ärzte Zeitung, 24.01.2011

• Uwe Beise: Osteoporose: Kalziumsupplemente erhöhen das Infarktrisiko; Schweizer Zeitschrift für Ernährungsmedizin 4/10

• Aerzteblatt.de: Diät: Kalzium kann Osteoporose nicht vorbeugen; 25. Mai 2011

• Jürgen Vormann: Magnesium stärkt Knochen und Herz; 03.01.2006
   

Osteoporose-Screening

Bestimmt im Blut/ Serum werden:

• Calcium
• Magnesium
• Zink
• Kupfer
• Mangan
• Homocystein
• Vitamin C
• Vitamin D3
• Vitamin K