Einfluss externer Faktoren auf das Skelettwachstum bei Jugendlichen

Determinanten für maximale Knochenmasse, Skelettarchitektur, Frakturen, Adipositas und kardiovaskuläre Risikofaktoren während des Wachstums und Erwachsenenalters

Ziel des Projekts:

In der THE BUNKEFLO-KOHORTE ermitteln wir, ob das wachsende Skelett, die Fettmasse und Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen irreversibel durch Umwelteinflüsse wie Bewegung und Krankheit beeinflusst werden können.

Hintergrund:

Knochenmasse, kortikale Dicke und Knochengeometrie tragen unabhängig voneinander zur Knochenstärke bei und werden alle unterschiedlich reguliert. Daher muss die Regulation merkmalsspezifisch untersucht werden, um die Pathophysiologie der Osteoporose zu verstehen, da Osteoporose teilweise das Ergebnis von Defiziten sein kann, die während des Wachstums auftreten. Wir müssen auch die verschiedenen Merkmale, die das Skelett bilden, besser unterscheiden. Die flächenhafte Knochenmineraldichte (aBMD), gemessen mit der dualen Röntgenabsorptiometrie (DXA), der klinisch verwendeten Schätzung der Knochenmasse, ist eine Schätzung, die nur für die gemessene Fläche angepasst ist, nicht für die dritte Dimension (die Tiefe), aber die aBMD ist oft unkritisch als Maß für die „wahre Dichte“ verwendet. Um zukünftige Fragilitätsfrakturen vorherzusagen, ist aBMD akzeptabel, aber um die verringerte Knochenstärke zu verstehen, müssen wir die Schätzung in Knochenmasse, Knochenmenge innerhalb der Skeletthülle, Knochengröße und Skelettstruktur (Architektur) als Merkmale unterteilen unabhängig mit Frakturen verbunden.

Vorläufige Ergebnisse unserer Gruppe:

Der altersbedingte Knochenschwund wird teilweise durch eine Vergrößerung der Knochenmasse ausgeglichen, teilweise bleibt die Knochenstärke erhalten. Dies ist von Bedeutung, da ein Festigkeitsindex, der sowohl die Knochengröße als auch die Knochenmasse berücksichtigt, zukünftige Frakturen wahrscheinlich besser vorhersagen kann als die Knochenmasse. Zwei Jahre tägliches Schulturnen steigerten die Knochenmasse und Knochengröße, reduzierten Fettleibigkeit und kardiovaskuläre Risikofaktoren für Krankheiten. Sport steigert die Knochenmasse auch nach der Pubertät, der Nutzen geht jedoch verloren, wenn man mit dem Training aufhört. Trotzdem erleiden ältere ehemals aktive Personen weniger Frakturen als inaktive Personen.

Forschungsfragen, die unserer Hypothese folgen:

1. Wird eine separate Auswertung des Skelettwachstums bei der Knochenmineralgewinnung und der Skelettarchitektur verschiedene pathogenetische Risikokohorten für Frakturen identifizieren?
2. Könnte ein Trainingsinterventionsprogramm innerhalb einer Schule das Skelettwachstum, den Fettgehalt und die Muskelkraft bei heranwachsenden Kindern beeinflussen und das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen verringern? (BUNKEFLO-STUDIE)?

Methoden: Skelettbewertung: Duale Röntgenabsorptiometrie (DXA, Lunar DPX-L und Lunar Pixi): Quantitative Knochenmasse (aBMD) Gesamtkörper, Schenkelhals, Lendenwirbelsäule und regional. Eine spezielle Software bestimmt die Kortikalisbreite, Markbreite, Kortikalisdichte und Trabekeldichte im mittleren Femur. vBMD und Skelettgröße können anhand bestehender Messungen im Oberschenkelhals und am dritten Lendenwirbel aus dem DXA-Scan mit der von Carter beschriebenen Methode ermittelt werden. Ultraschall (Mondachilles): Qualitative Knochenmasse (aBMD) und Knochenbreite Fersenbein. Periphere Computertomographie (pQCT): Knochenmasse, Knochengröße und Skelettstruktur. Finite-Elemente-Analysen: Skelettfestigkeit. Digitale Röntgenaufnahmen der Hand: Knochengröße und Kortikalisdicke. Weichteilauswertung: DXA (Lunar DPX-L): Quantitative Muskelmasse und Fettmasse. Periphere Computertomographie (pQCT): Quantitative Magermasse und Fettmasse. Muskelfunktion: Cybex-Apparat: Qualitative Muskelkraft in den unteren Extremitäten. Balance-Platte und Physiotherapeuten-Test: Qualitative Muskelkapazität. Anthropometrische Auswertung: Elektronische Waage: Körpergewicht. Holstein-Stadiometer: Sitz- und Stehhöhe. Harpender-Stadiometer: Länge und Breite der segmentalen Extremitäten. Pubertätsstatus: Tanner. Umweltbewertung: Fragebogen: Lebensstil, Trainingshistorie, Ernährung und erbliche Faktoren. Knochenstoffwechsel: Knochenbildung: Alkalische Phosphatase (ALP), Isoenzym der knochenspezifischen ALP, Osteocalcin (Knochen-GLA-Protein), Prokollagen 1 C-terminales Propeptikum (P1CP). Knochenresorption: Hydroxyprolin, Pyridinolin, Desoxypyridinolin, Carboxytelopeptid-Region (ICTP) und Aminotelopeptid-Region (NTX) in Blut und Urin. Genetik: Polymorphismus des Vitamin-D-Rezeptor-Gens (VDR), des Östrogen-Rezeptor-Gens (ER), des Androgen-Rezeptor-Gens (AR), des menschlichen Wachstumshormon-Gens (GH 1), des Kollagen-1-A-Gens (COLL1A) und weiterer knochenbezogener Gene, die auftreten werden die nächsten Jahre. Hormone: Wachstumshormon, IGF-1, Testosteron, Östradiol, luteinisierendes Hormon, follikelstimulierendes Hormon, Sexualhormon-bindendes Globulin (SHBG), Androstendion, Dehydroepiandrostenedion (DHEAS). Frakturen: Die Frakturen werden in den Akten der Abteilung für Radiologie, MAS, registriert, wo seit dem letzten Jahrhundert Überweisungen, Berichte und Filme gespeichert sind. Fragebogen: Epidemiologisches Frakturscreening. Physiologische Beurteilung: Blutdruck (Ruhe): Oberer rechter Arm. Fahrradtest: Maximale Arbeitskapazität durch Auswertung von VO2 MAX. und CO2-Produktion im Atem. Bioimpedanz: Fettanteil im gesamten Körper. Spirometrie: Statische und dynamische Lungenfunktionsmessung mit der IOS-Methode. Ultraschall: Volumen und Wandstärke des Herzens. Beschleunigungsmesser: Die Anzahl der Schritte während vier Tagen wird in diesem am Handgelenkgurt befestigten Minicomputer gemessen (Bewertung des objektiven Aktivitätsniveaus). Blutuntersuchung: Lipidprofil und Glukose – Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und metabolisches Syndrom.

Probanden - Arbeitsplan:

A. Determinanten der maximalen Knochenmasse/-größe/-architektur, der Entwicklung von Weichgewebe und Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen während des Wachstums. Frage: Beeinflusst die Regulierung das Wachstum und die maximale Knochenmasse? Kann mehr Bewegung die Knochenmasse erhöhen, Fettleibigkeit und Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen reduzieren? Lässt sich bereits in jungen Jahren ein hohes Risiko für Frakturen bei Personen vorhersagen? Hypothese: Veränderungen der Umweltfaktoren können die maximale Knochenmasse erhöhen, Fettleibigkeit reduzieren und Risikofaktoren für zukünftige Herz-Kreislauf-Erkrankungen darstellen. Die Knochenmasse „verfolgt“ so, dass wir bereits in jungen Jahren Personen mit einem hohen Risiko für Frakturen identifizieren konnten.

Studienkohorten: a. DIE BUNKEFLO-STUDIE: N=500, im Alter von 7, 8, 9, 12 und 15 Jahren bei Studienbeginn. Im RCT-Teil der Studie: n=310 im Alter von 7–8 Jahren zu Studienbeginn. Die Hälfte mit körperlicher Aktivität und Gesundheitserziehung als Intervention, die andere Hälfte mit Kontrollen, alle jährlich während der Grundschule. Mehrere andere wissenschaftliche Einrichtungen der Universität Lund beteiligen sich als Abteilung für Physiotherapie, klinische Physiologie, Ernährung, Pädiatrie, Kinderpsychiatrie, Pädagogische Hochschule und Zahnmedizinische Fakultät, alle mit separaten Projekten innerhalb des RCT. Zeitplan: Basismessungen 1999–2000, mit jährlichen Folgemessungen in der gesamten schwedischen neunjährigen Grundschule. Danach eine Nachuntersuchung im letzten Jahr der Sekundarschule (12. Klasse) und eine Nachuntersuchung im Alter von 23 bis 25 Jahren.

Relevanz:

Die Studien werden das Verständnis der Pathophysiologie der Osteoporose verbessern. Der Strength Index soll möglicherweise eine Knochenmassemessung in der Frakturrisikobeurteilung ersetzen. Die Interventionsstudien werden evidenzbasierte Informationen über die Bedeutung von Bewegung liefern.