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Kern, Susanne (2004): Der Einfluss von Phytoöstrogenen, mehrfach ungesättigten Fettsäuren, Vitamin D und K auf den Knochenstoffwechsel und die Mikroarchitektur des Knochens: Untersuchungen am intakten und ovariohysterektomierten Beagle. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Osteoporosis has a major impact on health care costs in the European Union. Not only for this reason effective therapy and early prophylaxis are necessary. Hormone replacement therapy was the treatment of choice until recently, but more and more risks have been proven. Thus research on alternatives is of current interest. Phytoestrogens, polyunsaturated fatty acids, as well as vitamins D and K were found to have a positive impact on bone in vitro and partially in vivo. In the present study effects of a combination of genistein, polyunsaturated fatty acids and vitamin D and K on bone metabolism and microarchitecture of bone in intact and overiohysterectomized dogs were investigated. In a feeding study twelve female beagle dogs were randomized into a study group and a control group. After five months all dogs were ovariohysterectomized and fed for another four months with control food or food with the additional substances. Blood and urine samples were taken every two or four weeks to analyse bone specific alkaline phosphatase in serum for bone formation and collagen-crosslinks pyridinoline and deoxypyridinoline in urine for bone resorption. Bone biopsies were obtained from the ilium at ovariohysterectomy and at the end of the study to do microcomputertomographic and biochemical analyses. The combination of substances was able to cause a prophylactic increase of bone mineral content. After ovariohysterectomy bone turnover was increased significantly (high turnover) and this rise could be normalized. Microstructure was altered only little by ovariohysterectomy, but a significant decrease in trabecular number could be prevented by the combined substances. The results of this study show, that a combination of genistein, polyunsaturated fatty acids and vitamin D and K can have a protective effect on bone in the intact as well as in the ovariohysterectomized beagle. This combination could be a possible alternative to hormone replacement therapy in postmenopausal osteoporosis.

Abstract

Der Krankheitskomplex Osteoporose stellt in der Europäischen Union eine erhebliche Kostenbelastung dar. Nicht nur aus diesem Grund ist eine wirksame Therapie, bzw. eine rechtzeitige Prävention von erheblicher Bedeutung. Da bei der Hormonersatztherapie, dem bisherigen Mittel der Wahl, immer mehr Risiken nachgewiesen wurden, ist die Suche nach Alternativen von aktuellstem Interesse. Für die Substanzgruppen Phytoöstrogene, mehrfach ungesättigte Fettsäuren, sowie die Vitamine D und K konnten in vitro und teilweise auch in vivo knochenwirksame Effekte nachgewiesen werden. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmals die Wirkung einer Kombination von Genistein, Omega-3-Fettsäuren, sowie Vitamin D und K auf den Knochenstoffwechsel und die Mikroarchitektur des Knochens beim intakten und ovariohysterektomierten Hund untersucht. Die Untersuchung wurde als Fütterungsversuch an zwölf weiblichen Beagles durchgeführt, die randomisiert einer Kontroll- und einer Wirkstoffgruppe zugeteilt wurden. Fünf Monate nach Beginn der Fütterung wurden alle Tiere ovariohysterektomiert und noch weitere vier Monate mit dem Kontrollfutter bzw. dem Futter mit Zusatz der Wirkstoffe gefüttert. Zur Bewertung des Knochenstoffwechsels wurden im zwei-, bzw. vierwöchigen Abstand die knochenspezifische Alkalische Phosphatase im Serum als Parameter der Knochenformation und die Collagen-Crosslinks Pyridinolin und Deoxypyridinolin im Urin als Parameter der Knochenresorption bestimmt. Sowohl zum Zeitpunkt der Ovariohysterektomie, als auch am Ende des Versuchs wurden Knochenbiopsien aus dem Ilium entnommen und zur Beurteilung der Knochenstruktur mit Mikrocomputertomographie vermessen, als auch biochemisch analysiert. Durch die Wirkstoffkombination konnte präventiv eine Erhöhung des Knochenmineralgehalts bewirkt werden. Der nach der Ovariohysterektomie signifikant gesteigerte Knochenturnover ("high turnover") konnte wieder normalisiert werden. Die Mikrostruktur des Knochens wurde durch die Ovariohysterektomie nur wenig beeinflusst, eine signifikante Abnahme der Trabekel konnte jedoch durch die Wirkstoffe verhindert werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass ein knochenprotektiver Effekt der Kombination von Genistein, mehrfach ungesättigten Fettsäuren und Vitamin D und K sowohl am intakten, als auch am ovariohysterektomiertn Beagle als Osteoporosemodell gezeigt werden konnte. Diese Wirkstoffkombination könnte somit eine Alternative zur Hormonersatztherapie in der Therapie der postmenopausalen Osteoporose darstellen.