Ovarektomie und Kalzium-/Vitamin D2/D3-arme Diät als Osteoporosemodell an der Wirbelsäule von Sprague-Dawley-Ratten

Hintergrund: Osteoporose ist eine bedeutende Volkskrankheit, die im Kontext mit osteoporotischen Frakturen steht, die jede 2. Frau über 50 Jahren erleiden kann. Sehr häufig finden sich osteoporotische Sinterungsfrakturen im Bereich der Wirbelkörper. Ziel dieser Studie war es, einen mit dem Menschen vergleichbaren osteoporotischen Knochenstatus insbesondere der Wirbelsäule im Kleintiermodell der Ratte zu induzieren. Untersucht werden sollten darin Knochendichteparameter, welche routinemäßig auch beim osteoporotischen Patienten mittels Dual-Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) an der Wirbelsäule bestimmt werden. Material und Methoden: Bei 50 weiblichen Sprague-Dawley-Ratten wurde im Alter von 14 Wochen eine Ovarektomie bzw. Sham-Operation (Kontrollgruppe) durchgeführt. Die ovarektomierten Ratten erhielten entweder eine Kalzium-/Vitamin-D2/D3-arme Diät, oder es wurde alle 2 Wochen gewichtsadaptiert eine subkutane Steroidinjektion (Dexamethason) durchgeführt. Ein Abschnitt der Wirbelsäule wurde als Region of Interest (ROI) festgelegt und mittels DEXA zum Zeitpunkt 0, 4 und 12 Wochen nach Ovarektomie bzw. Sham-Operation gemessen. Fünfzehn Patientinnen von 57–72 Jahren wurden in je 8–10 Regionen der Wirbelsäule gescannt (150 Messungen). Mittels DEXA wurde an der Wirbelsäule der T-Wert, der Z-Wert, die Knochenmineraldichte (Bone Mineral Density; BMD) und der Knochenmineralgehalt (Bone Mineral Content; BMC) bestimmt und nachfolgend Vergleiche zwischen Gruppen und Zeitpunkten vorgenommen. Statistische Analysen erfolgten mittels zweiseitiger ANOVA mit nachfolgender Bonferroni-Korrektur, p < 0,05 wurde als Signifikanzschwelle definiert. Ergebnisse: Die T-Werte beider behandelter Gruppen zeigten einen signifikanten Abfall, aber nur bei Tieren der Diätgruppe lagen zum Zeitpunkt 4 und 12 Wochen nach Ovarektomie die T-Werte unter dem die Osteoporose definierenden Grenzwert von −2,5. Statistisch zeigte die Diätgruppe keinen signifikanten Unterschied zur Kontrollgruppe von Patienten mit Osteoporose. Der Z-Wert war in beiden behandelten Gruppen signifikant erniedrigt, lag aber nur in der Diätgruppe unter dem Referenzwert von −1,5. Die Ratten der Diätgruppe zeigten im Bereich der Wirbelsäule einen ausgeprägten osteoporotischen Phänotyp mit deutlich verminderten BMD. Der Abfall des BMD betrug 12 Wochen nach Ovarektomie 32 %. In Sham-Kontrollen kam es in diesem Zeitraum zu einem signifikanten Anstieg des Mineralsalzgehalts (BMC), welcher in beiden behandelten Gruppen (Steroid, Diät) ausblieb. Bei der Diätgruppe vergrößerte sich die Knochenfläche signifikant. Patientinnen zeigten signifikant niedrigere T- und Z-Werte als Sham-Kontrollen sowie nach OVX + Steroidbehandlung, aber nicht verglichen mit OVX + Diät. Schlussfolgerung: Eine vertebrale Osteoporose kann im Rattenmodell durch Ovarektomie in Kombination mit einer Kalzium-/Vitamin-D2/D3-armen Diät reproduzierbar erzeugt werden. Dabei können durch gleichzeitige Ovarektomie und Kalzium-/Vitamin-D3-arme Diät T- und Z-Werte erreicht werden, die denjenigen osteoporotischer Patienten entsprechen. Die Abnahme der Knochendichte (BMD) im Vergleich zu Sham-Kontrollen ist hauptsächlich durch einen fehlenden Anstieg des Mineralsalzgehalts (BMC) bei vergrößerter Knochenfläche bedingt.