Diabetes mellitus und Osteoporoserisiko

Die Osteoporose stellt eine der Hauptursachen für Mortalität und Morbidität im höheren Alter dar, ein Kostenfaktor, der das deutsche Gesundheitssystem zur Zeit 2,5 bis 3 Milliarden Euro im Jahr kostet. Dies wird nicht zuletzt durch eine Stellungnahme der WHO aus dem Jahr 1999 bestätigt [43].

Die Osteoporose ist eine Knochenerkrankung, die gekennzeichnet ist durch einen Verlust an Knochenmasse, eine Verschlechterung der Knochenarchitektur und damit verbunden, einem erhöhten Frakturrisiko: Bei Verlust der Knochendichte um eine Standardabweichung steigt das Frakturrisiko auf das Doppelte, bei Verlust von mehr als zwei Standardabweichungen auf das 4fache an [8].

Die komplexen metabolischen Veränderungen beim Diabetes mellitus führen zu zahlreichen Stoffwechselveränderungen, die auch das System des Knochens betreffen. Entsprechend einer unterschiedlichen Pathogenese müssen bei Typ-1- und Typ-2-Diabetes unterschiedliche Entitäten der diabetischen Knochenerkrankung unterschieden werden. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass eine mit Typ-1-Diabetes vergesellschaftete Osteoporose auch klinisch relevant ist, da im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen die Frakturhäufigkeit signifikant erhöht ist [24] [33].

Wenngleich es mittlerweile für den Typ-1-Diabetes akzeptiert ist, dass ein gegenüber gesunden Personen signifikant erhöhtes Risiko besteht, eine Osteoporose zu erleiden, so findet man bei Patienten mit Typ-2-Diabetes widersprüchliche Ergebnisse. Im Allgemeinen zeigt sich aufgrund der vorliegenden Untersuchungen jedoch keine verminderte Knochenmasse, im Gegenteil wird sogar im Vergleich zu nicht-diabetischen Personen häufig eine erhöhte Knochenmasse gefunden, deren Entstehung den anabolen Effekten hoher Insulinspiegel zugeschrieben wird [47].

Eine der Ursachen für die weiterhin unterschiedliche Bewertung des Osteoporose-Risikos bei Diabetikern ist der Mangel an ausreichend großen prospektiven Studien, die diesbezüglich Aufschluss bringen könnten. Jedoch erlauben die Daten der letzten Jahre zunehmend eine klarere Interpretationsrichtung. Die Diskussion und klinische Wertung dieser Daten ist erschwert, weil häufig unterschiedliche Kollektive und Messergebnisse miteinander verglichen werden. Hierzu gehören unter anderem der Ort und die Technik der Knochendichtemessung, prä- oder postmenopausale Patientenkollektive, durchgeführte oder nicht durchgeführte Hormonersatztherapie oder sonstige antiresorptive Therapie, unterschiedlichste Diabetes-Therapieformen bis hin zu möglichen Einflüssen der Blutzuckereinstellung.

Ungeachtet dieser Problematik soll im Folgenden in Bezug auf den Typ-1- und Typ-2-Diabetes speziell im Hinblick auf das potenzielle Osteoporoserisiko versucht werden, eine nachvollziehbare pathophysiologische Grundlage darzustellen und relevante Studienergebnisse bezüglich patientenrelevanter Endpunkte zusammenzufassen.

Literatur

• 1 Barrett-Connor E, Holbrook T L. Sex differences in osteoporosis in older adults with non-insulin-dependent diabetes mellitus.  J Amer Med Ass. 1992;  268 3333-3337
• 2 Bauer D C, Browner W S, Cauley J A. et al. and the Study of Osteoporotic Fractures Research Group . Factors associated with appendicular bone mass in older women.  Ann Intern Med. 1993;  118 657-665
• 3 Bouillon R. Diabetic bone disease.  Calcif Tissue Int. 1991;  49 155-160
• 4 Bouillon R, Bex M, van Herck E, Laureys J, Doom L, Lesaffre E, Ravussin E. Influence of Age, Sex and Insulin on Osteoblast Function: Osteoblast Dysfunction in Diabetes Mellitus.  J Clin Endocrinol Metab. 1995;  80 1194-1202
• 5 Canalis E. Bone related growth factors.  Triangle. 1988;  27 11-19
• 6 Chang T J, Lei H H, Yeh J I. et al . Vitamin receptor gene polymorphisms influence susceptibility to type 1 diabetes mellitus in the Taiwanese population.  Clin Endocrinol. 2000;  52 575-580
• 7 Chau D L, Edelman S V. Osteoporosis and Diabetes.  Clin Diab. 2002;  20 153-157
• 8 Chrischilles E, Butler C, Davis C, Wallace R. Model of lifetime osteoporosis impact.  Arch Intern Med. 1991;  151 2026-2032
• 9 Espallargues M, Sampietro-Colom L, Estrada M D, Sola M, del Rio L, Setoain J, Granados A. Identifying bone-mass-related risk factors for fracture to guide bone densitometry measurements: a systematic review of the literature.  Osteoporos Int. 2001;  12 811-822
• 10 Fassbender W J, Goertz B, Weismueller K. et al . Vitamin D receptor polymorphisms and bone turnover in Germans with type-1 diabetes.  Horm Metab Res. 2002;  34 330-337
• 11 Forsen L, Meyer H E, Midthjell K, Edna T H. Diabetes mellitus and the incidence of hip fracture: results from the Nord-Trondelag Health Survey.  Diabetologia. 1999;  42 920-925
• 12 Goodman W, Hori M. Diminished bone formation in experimental diabetes. Relationship to osteoid maturation and mineralisation.  Diabetes. 1984;  33 825-831
• 13 Gundberg C M, Anderson M, Dickson I, Gallop P M. „Glycated” osteocalcin in human and bovine bone: The effect of age.  J Biol Chem. 1986;  261 14 557-14 561
• 14 Heath H, Melton L J, Chu C P. Diabetes mellitus and risk of skeletal fracture.  N Engl J Med. 1980;  303 567-570
• 15 Hough F S. Alterations of bone and mineral metabolism in diabetes mellitus: Clinical studies in 206 patients with type 1 diabetes mellitus.  South African Med J. 1987;  72 116-126
• 16 Hui S L, Epstein S, Johnston C C. A prospective study of bone mass in patients with type I diabetes.  J Clin Endocrinol Metab. 1985;  60 74-80
• 17 Inaba M, Terada M, Koyama H. et al . Influence of high glucose on 1,25-Dihydroxyvitamin D3-induced effect on human osteoblast-like MG-63 cells.  J Bone Miner Res. 1995;  10 1050-1056
• 18 Isaia G C, Ardissone P, Di Stefano M, Ferrari D, Martina V, Porta M, Tagliabue M, Molinatti G M. Bone metabolism in type 2 diabetes mellitus.  Acta Diabetol. 1999;  36 35-38
• 19 Ivers R Q, OPTOM B, Cumming R G, Mitchell P, Peduto A J. Diabetes and Risk of Fracture.  Diabetes Care. 2001;  24 1198-1203
• 20 Karam J H. Pancreatic hormones and diabetes mellitus. Stamford, CT: Appleton & Lange In: Greenspan FS, Strewler GJ, eds. Basic and clinical endocrinology 1997: 595-663
• 21 Kayath M J, Tavares E F, Dib S A, Vieria J GH. Prospective bone mineral density evaluation in patients with insulin-dependent diabetes mellitus.  J Diabetes Complications. 1998;  12 133-139
• 22 Kelly P J, Hopper J L, Macaskill G T. et al . Genetic factors in bone turnover.  Clin Endocrinol Metab. 1991;  72 808-813
• 23 Kudlacek S, Leidig-Bruckner G, Scharla S H, Pfeilschifter J, Kruse H -P, Keck E, Willvonseder R. Zur Prävention der Osteoporose.  Dtsch Med Wochenschr. 2001;  126 793-797
• 24 Leidig-Bruckner G, Ziegler R. Diabetes mellitus a risk for osteoporosis?.  Clin Endocrinol Diabetes. 2001;  109 493-514 (Suppl 2)
• 25 Leon M, Larrodera L, Liedo G, Hawkins F. Study of bone loss in diabetes mellitus type I.  Diabet Res Clin Pract. 1989;  6 237-242
• 26 Majd Z, Botolin S, McCabe L R. p38 and Activating Transcription Factor-2 Involvement in Osteoblast Osmotic Response to Elevated Extracellular Glucose.  J Biol Chem. 2002;  277 37212-37218
• 27 McDermott M F, Ramachandran A, Ogunkolade B W. et al . Allelic variation in the vitamin D receptor influences susceptibility of IDDM in Indian Asians.  Diabetologia. 1997;  40 971-975
• 28 McNair P. Bone mineral metabolism in human type 1 (insulin dependent) diabetes mellitus.  Dan Med Bull. 1988;  35 109-121
• 29 McNair P, Madsbad S, Christiansen C, Faber O K, Transbol I, Binder C. Osteopenia in insulin treated diabetes mellitus. Its relation to age at onset, sex and duration of disease.  Diabetologia. 1978;  15 87-90
• 30 Melchior T M, Sorensen H, Torp-Pedersen C. Hip and distal arm fracture rates in peri- and postmenopausal insulin-treated diabetic females.  J Intern Med. 1994;  236 203-208
• 31 Meyer H E, Tverdal A, Falch J A. Risk factors for hip fracture in middle-aged norwegian women and men.  Am J Epidemiol. 1993;  137 1203-1211
• 32 Morrison N A, Qi J C, Tokita A. et al . Prediction of bone density from vitamin D receptor alleles.  Nature. 1994;  367 284-287
• 33 Nicodemus K K, Folsom A R. Type 1 and type 2 diabetes and incident hip fractures in postmenopausal women.  Diabetes Care. 2001;  24 1192-1197
• 34 Owen T A, Aronow M, Shalhoub V, Barone L M, Wilming L, Tassinari M S, Kennedy M B. et al . Progressive development of the rat osteoblast phenotype in vitro: reciprocal relationships in expression of genes associated with osteoblast proliferation and differenciation during formation of the bone extracellular matrix.  J Cell Physiol. 1990;  143 420-430
• 35 Pani M A, Knapp M, Donner H, Braun J, Baur M P, Usadel K H, Badenhoop K. Vitamin D receptor allele combinations influence genetic susceptibility to type 1 diabetes in Germans.  Diabetes. 2000;  49 504-507
• 36 Patel S R, Xu Y, Koenig R J. et al . Effect of glucose on the function of the calcitriol receptor and vitamin D metabolism.  Kidney Inter. 1997;  52 79-86
• 37 Pedrazzoni M, Ciotti G, Girasole G, Davoli L, Palummeri E, Passeri M. Osteocalcin levels in diabetic subjects.  Calc Tiss Int. 1989;  45 331-336
• 38 Piepkorn B, Kann P, Forst T, Andreas J, Pfutzner A, Beyer J. Bone mineral density and bone metabolism in diabetes mellitus.  Horm Metab Res. 1997;  29 584-591
• 39 Ponder S W, McCormick D P, Fawcett H D, Tran A D, Ogelsby G W, Brouhard B H, Travis L B. Bone mineral density of the lumbar vertebrae in children and adolescents with insulin-dependent diabetes mellitus.  J Pediatr. 1992;  120 541-545
• 40 Rico M, Hernandez E, Cabranes J, Gomez-Castresana F. Suggestion of deficient osteoblastic function in diabetes mellitus, the possible cause of osteopenia in diabetics.  Calc Tiss Int. 1989;  45 71-73
• 41 Rishaug U, Birkeland K I, Falch J A, Vaaler S. Bone mass in non-insulin-dependent diabetes mellitus.  Scand J Clin Lab Invest. 1995;  55 257-262
• 42 Ryo O, Totsuka Y, Hamano K, Ajima M, Miura M, Hirota Y, Hata K. et al . Metabolic Improvement of Poorly Controlled Noninsulin-Dependent Diabetes Mellitus Decreases Bone Turnover.  J Clin Endocrinol Metab. 1997;  82 2915-2920
• 43 Scheidt-Nave C. Die sozioökomische Bedeutung der Osteoporose.  Gesundheitsforsch-Gesundheitsschutz. 2001;  44 41-51
• 44 Schmid S, Ziegler A G. Prädiktion und Prävention des Typ-1-Diabetes.  Dtsch Med Wochenschr. 2001;  126 593-596
• 45 Schwartz A V, Sellmeyer D E, Ensrud K E, Cauley J A, Tabor H K, Schreiner P J, Jamal S A. et al . Older Women with Diabetes Have an Increased Risk of Fracture: A Prospective Study.  J Clin Endocrinol Metab. 2001;  86 32-38
• 46 Stewart T L, Ralston S H. Role of genetic factors in the pathogenesis of osteoporosis.  J Endocrinol. 2000;  166 235-245
• 47 van Daele H, Burger R, Stol D. et al . Higher bone mineral density in non-insulin dependent diabetes mellitus.  Diabetologia. 1994;  37 157 (Suppl 1)
• 48 van Daele P LA, Stolk R P, Burger H. et al . 1995 Bone density in non-insulin-dependent diabetes mellitus. The Rotterdam Study.  Ann Intern Med. 1995;  122 409-414
• 49 Verhaege J, van Herk E, Visser W. et al . Bone and mineral metabolism in BB rats with long-term diabetes. Decreased bone turnover and diabetes.  Diabetes. 1990;  39 477-482
• 50 Weiss R, Gorn A, Nimmi M. Abnormalities in the biosynthesis of cartilage and bone proteoglycan in experimental diabetes.  Diabetes. 1981;  30 6707
• 51 Zayzafoon M, Stell C, Irwin R, McCabe L R. Extracellular glucose influences osteoblast differentiation and c-Jun expression.  J Cell Biochem. 2000;  79 301-310