Pathogenese der Osteoporose bei Kindern

Knochengewebe ist ein dynamisches System, in dem im Laufe des Lebens die Prozesse der Resorption alten Knochens und der Bildung neuen Knochens gleichzeitig ablaufen, was einen Zyklus der Umgestaltung des Knochengewebes darstellt.

In der Kindheit unterliegt der Knochen einem intensiveren Umbau, insbesondere in Phasen starken Wachstums. Die intensivsten Wachstumsprozesse und die intensivste Knochenmineralisierung finden in der frühen Kindheit, vor der Pubertät, statt. Während der Pubertät und nach der Pubertät kommt es zudem zu einem signifikanten Skelettwachstum, und die Knochenmasse nimmt weiter zu.

Durch das intensive Wachstum bei gleichzeitiger histologischer Reifung nimmt der kindliche Knochen eine besondere Stellung ein, in der er sehr empfindlich auf etwaige Beeinträchtigungen (Ernährungsstörungen, Bewegungsstörungen, Muskeltonus, Medikamente etc.) reagiert.

Die ständig stattfindenden Prozesse des Abbaus und der Neubildung von Knochengewebe werden durch verschiedene Faktoren reguliert.

Dazu gehören:

• Kalziumregulierende Hormone (Parathormon, Calcitonin, aktiver Metabolit von Vitamin D3 _– Calcitriol);
• andere Hormone (Glukokortikosteroide, Nebennierenandrogene, Sexualhormone, Thyroxin, somatotropes Hormon, Insulin);
• Wachstumsfaktoren (insulinähnliche Wachstumsfaktoren – IGF-1, IGF-2, Fibroblasten-Wachstumsfaktor, transformierender Wachstumsfaktor Beta, Plättchen-abgeleiteter Wachstumsfaktor, epidermaler Wachstumsfaktor);
• lokale, von Knochenzellen produzierte Faktoren (Interleukine, Prostaglandine, Osteoklasten-aktivierender Faktor).

Durch die Entdeckung neuer Mitglieder der Tumornekrosefaktor-a-Ligandenfamilie (Osteoprotegerin) und neuer Rezeptoren (nukleäre Transkriptionsfaktor-Aktivierungsrezeptoren) wurden bedeutende Fortschritte im Verständnis der Mechanismen der Osteoporoseentstehung erzielt. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Bildung, Differenzierung und Aktivität von Knochenzellen und könnten molekulare Mediatoren anderer Mediatoren des Knochengewebeumbaus sein.

Eine Störung der Produktion der aufgeführten Faktoren, ihrer Wechselwirkung und der Empfindlichkeit der entsprechenden Rezeptoren gegenüber ihnen führt zur Entwicklung pathologischer Prozesse im Knochengewebe, von denen Osteoporose mit nachfolgenden Frakturen am häufigsten vorkommt.

Bei Osteoporose kommt es zu einer Abnahme der Knochenmasse aufgrund eines Ungleichgewichts bei den Knochenumbauprozessen.

Dabei werden 2 pathologische Hauptmerkmale des Knochenstoffwechsels unterschieden:

• Osteoporose mit hoher Intensität des Knochenumsatzes, bei der eine erhöhte Resorption nicht durch einen normalen oder erhöhten Knochenbildungsprozess kompensiert wird;
• Osteoporose mit geringem Knochenumsatz, wenn der Resorptionsprozess normal oder leicht erhöht ist, die Intensität des Knochenbildungsprozesses jedoch abnimmt.

Beide Osteoporosetypen können sich in unterschiedlichen Situationen beim gleichen Patienten entwickeln.

Die schwerste Form der sekundären Osteoporose bei Kindern entwickelt sich während der Behandlung mit Glukokortikosteroiden. Die Dauer der Glukokortikosteroidtherapie, die Dosis, das Alter des Kindes, der Schweregrad der Grunderkrankung und das Vorhandensein zusätzlicher Risikofaktoren für Osteoporose sind von großer Bedeutung. Es wird angenommen, dass es hinsichtlich ihrer Wirkung auf das Knochengewebe keine „sichere“ Glukokortikosteroiddosis für Kinder gibt.

Die Glukokortikoid-Osteoporose wird durch die biologischen Wirkungen natürlicher Hormone der Nebennierenrinde – Glukokortikosteroide – verursacht, die auf molekularen Wechselwirkungen von Glukokortikosteroiden mit den entsprechenden Rezeptoren auf Knochengewebezellen beruhen.

Das Hauptmerkmal von Glukokortikosteroiden ist ihre negative Wirkung auf die Prozesse, die dem Knochenumbau zugrunde liegen. Sie schwächen die Knochenbildung und beschleunigen den Knochenabbau. Die Pathogenese der Steroidosteoporose ist vielschichtig.

Einerseits haben Glukokortikosteroide eine direkte hemmende Wirkung auf die Funktion der Osteoblasten (Knochengewebezellen, die für die Osteogenese verantwortlich sind):

• die Reifung von Osteoblasten-Vorläuferzellen verlangsamen;
• hemmen die osteoblastenstimulierende Wirkung von Prostaglandinen und Wachstumsfaktoren;
• die hemmende Wirkung des Parathormons auf reife Osteoblasten verstärken;
• fördern die Apoptose der Osteoblasten und unterdrücken die Synthese des Knochenmorphogenproteins (ein wichtiger Faktor bei der Osteoblastogenese).

All dies führt zu einer Verlangsamung der Knochenbildung.

Andererseits haben Glukokortikosteroide einen indirekten stimulierenden Effekt auf die Knochenresorption:

• verlangsamen die Aufnahme von Kalzium im Darm durch Beeinflussung der Zellen der Schleimhaut;
• die Kalziumresorption in den Nieren verringern;
• zu einem negativen Kalziumhaushalt im Körper und vorübergehender Hypokalzämie führen;
• Dies wiederum stimuliert die Sekretion des Parathormons und erhöht die Knochenresorption.

Der Kalziumverlust ist hauptsächlich auf die Unterdrückung der Vitamin-D-Synthese und der Expression seiner zellulären Rezeptoren zurückzuführen.

Die duale Wirkung von Glukokortikosteroiden auf den Knochen führt zu einer raschen Entwicklung von Osteoporose und infolgedessen zu einem erhöhten Frakturrisiko während der ersten 3–6 Monate der Glukokortikosteroidbehandlung. Der größte Verlust an Knochengewebe (je nach Autoren von 3–27 bis 30–50 %) tritt bei Erwachsenen und Kindern ebenfalls im ersten Jahr der Glukokortikosteroidanwendung auf. Obwohl der anschließende Rückgang der Knochendichte weniger ausgeprägt ist, bleibt die negative Dynamik während der gesamten Dauer der Glukokortikosteroidanwendung bestehen. Bei Kindern wird dieser Effekt durch altersbedingte Merkmale des Knochengewebes verschlimmert, da Glukokortikosteroide auf das Knochenwachstum wirken. Glukokortikoidschäden am Skelett im Kindesalter gehen typischerweise mit einer Verzögerung des Längenwachstums einher.

Bei Osteoporose sind sowohl das kortikale als auch das trabekuläre Knochengewebe betroffen. Die Wirbelsäule besteht zu fast 90 % aus trabekulärem Gewebe, im Femur liegt der Anteil bei höchstens 20 %. Strukturelle Unterschiede zwischen kortikalem und trabekulärem Knochen liegen im Mineralisierungsgrad. Kortikaler Knochen ist durchschnittlich zu 85 % verkalkt, trabekulär zu 17 %.

Die strukturellen Merkmale des Knochens bestimmen seine funktionellen Unterschiede. Kortikaler Knochen erfüllt mechanische und schützende Funktionen, trabekulärer Knochen - metabolische (homöostatische, Aufrechterhaltung einer konstanten Konzentration von Kalzium und Phosphor, Umbau).

Umbauprozesse laufen im Trabekelknochen aktiver ab, daher treten Anzeichen einer Osteoporose, insbesondere bei der Anwendung von Glukokortikosteroiden, früher in den Wirbeln und später im Schenkelhals auf. Die Ausdünnung der Trabekel und die Störung ihrer Struktur gelten als Hauptdefekt bei Osteoporose, da bei gestörtem Umbau eine ausreichende Bildung von neuem, hochwertigem Knochengewebe unmöglich ist und es zu Knochenschwund kommt.

Die Kortikalis wird durch Resorptionshohlräume dünner, was zu Porosität des Knochengewebes führt. Knochenschwund, Porosität und die Entstehung von Mikrofrakturen sind die Grundlage für Knochenbrüche direkt im Kindesalter und/oder im späteren Leben.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]