Pathogenese der Osteoporose bei Kindern

Osteoporose im Kindesalter ist eine systemische Skeletterkrankung, die durch eine verminderte Knochenmineraldichte (BMD), eine abnorme Knochenmikroarchitektur und eine erhöhte Anfälligkeit für pathologische Frakturen gekennzeichnet ist. Anders als bei Erwachsenen entsteht Osteoporose bei Kindern hauptsächlich durch Störungen der Osteogenese und des Knochenumbaus während der Phase des aktiven Wachstums und der maximalen Knochenmassebildung.

1. Merkmale der Knochengewebebildung im Kindesalter

Der Aufbau der Knochenmasse bei Kindern ist ein komplexer biologischer Prozess, der durch das Zusammenspiel zellulärer, humoraler und mechanischer Faktoren reguliert wird:

• In der Phase intensiven Wachstums überwiegen Knochenbildungsprozesse, die für ein lineares Wachstum des Skeletts und eine Verdickung der Kortikalisschicht sorgen.
• Die maximale Knochenmasse wird im Alter von 18 bis 20 Jahren erreicht. Danach stabilisieren sich Knochenbildung und -abbau. Störungen dieser Prozesse im Kindesalter verhindern das Erreichen einer ausreichenden maximalen Knochenmasse und schaffen so die Voraussetzungen für Osteoporose.

2. Zelluläre und molekulare Mechanismen

Knochengewebe unterliegt einem ständigen Umbau, der durch die Interaktion zweier Hauptzelltypen erfolgt:

• Osteoblasten sind Zellen, die eine organische Matrix (Osteoid) synthetisieren, die reich an Kollagen Typ I ist, und dessen Mineralisierung fördern.
• Osteoklasten sind mehrkernige Zellen, die für die Resorption der mineralisierten Matrix verantwortlich sind.

Der wichtigste pathogenetische Mechanismus der Osteoporose im Kindesalter ist eine Gleichgewichtsverschiebung hin zu einer erhöhten Osteoklastenaktivität und/oder einer Hemmung der Osteoblastogenese.

2.1. RANK/RANKL/OPG-System

• RANKL (Receptor Activator of Nuclear Factor κB Ligand), exprimiert von Osteoblasten und Osteozyten, stimuliert die Differenzierung von Osteoklastenvorläufern in aktive Osteoklasten.
• Osteoprotegerin (OPG), das von Osteoblasten produziert wird, ist ein natürlicher Inhibitor von RANKL und blockiert die Bindung an den RANK-Rezeptor auf Osteoklasten.
• Bei Osteoporose kommt es zu einer Abnahme der OPG-Expression und/oder einer Überexpression von RANKL, was zu einer erhöhten Osteoklastenbildung führt.

2.2. Wnt/β-Catenin-Signalweg

• Dieser Weg aktiviert Osteoblasten und stimuliert die Knochenbildung.
• Wnt-Signalinhibitoren wie Costeokerin und DKK-1 blockieren die Osteogenese und fördern die Entwicklung von Osteoporose.

2.3. Glukokortikoid-induzierte Mechanismen

• Glukokortikoide unterdrücken direkt die Proliferation und Differenzierung von Osteoblasten, induzieren deren Apoptose und fördern eine verlängerte Aktivierung von Osteoklasten.
• Bei Kindern, die über einen längeren Zeitraum GCS erhalten, entwickelt sich eine sogenannte sekundäre Glukokortikoid-Osteoporose.

3. Hormonelle Regulierung des Knochenstoffwechsels

Im Kindesalter spielt die hormonelle Regulation eine Schlüsselrolle bei der Pathogenese der Osteoporose:

• Östrogene und Androgene stimulieren die Knochenbildung, hemmen die Apoptose der Osteoblasten und unterdrücken die Osteoklastenaktivität. Ihr Mangel bei Hypogonadismus oder verzögerter Pubertät führt zu einer Abnahme der Knochenmineraldichte.
• Parathormon (PTH) stimuliert in physiologischen Konzentrationen die Osteogenese (anabole Wirkung), erhöht jedoch bei Hyperparathyreoidismus die Knochenresorption.
• Vitamin D und Kalzium sorgen für eine ausreichende Mineralisierung des Osteoids; ihr Mangel führt zur Störung der Kalziumhomöostase und Osteomalazie.

4. Ätiopathogenetische Klassifikation der Osteoporose bei Kindern

• Primäre (idiopathische) Osteoporose:
  • Juvenile idiopathische Osteoporose ist eine seltene Erkrankung unbekannter Ätiologie, die sich in der präpubertären Phase manifestiert.
  • Osteogenesis imperfecta ist eine genetische Störung des Kollagen Typ I.
• Sekundäre Osteoporose:
  • Endokrinopathien (Hypogonadismus, Hyperthyreose, Hyperkortizismus).
  • Chronische Immobilisierung (Zerebralparese, Wirbelsäulenverletzung).
  • Arzneimittel (Glukokortikoide, Antikonvulsiva).
  • Chronische entzündliche Erkrankungen (juvenile idiopathische Arthritis, Zöliakie).

5. Mikroarchitektonische Veränderungen im Knochengewebe

Bei Osteoporose bei Kindern kommt es zu Folgendem:

• Dünner kortikaler Knochen mit mehreren porösen Bereichen.
• Reduktion des trabekulären Knochens: Die Trabekel werden dünn und verstreut, ihre Anzahl und Verbindung nehmen ab, was zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit des Knochens führt.

Abschluss

Die Pathogenese der Osteoporose bei Kindern ist vielschichtig und umfasst Störungen zellulärer Interaktionen (Osteoblasten und Osteoklasten), der hormonellen Regulation und molekularer Signalwege. Der entscheidende Punkt ist die Störung der Knochenbildung und des Knochenumbaus während der aktiven Wachstumsphase, die das Erreichen der maximalen Knochenmasse verhindert. Dieser Zustand erfordert eine frühzeitige Diagnose und rechtzeitige Behandlung, da Osteoporose im Kindesalter das Risiko osteopenischer Frakturen deutlich erhöht und die Entwicklung von Osteoporose im Erwachsenenalter begünstigt.

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