Knochenstoffwechsel im Kindesalter

Der Knochen erfüllt eine mechanische Funktion für die Lokomotion, metabolische Funktion, insbesondere in der Kalzium Homeostase und der Regulation des Blut pHs, und Schutzfunktion von kritischen Organen. Der adulte Knochen besteht zu 50–70% aus anorganischem Material (Hydroxyapatit), einer organischen Kollagen Matrix (20–40%), sowie Wasser (5–10%) und Lipiden (<3%). Mehr als 99% des Kalziums im adulten Skelett (ca 1kg) ist im Knochen eingelagert. Anatomisch unterscheidet man flache Knochen (Schädel, Scapula, Mandibeln, Ileum) die durch den Prozess der 'direkten' intramembranösen Knochenformation gebildet werden von den Röhrenknochen, die durch den Prozess der enchodralen Ossifikation über ein Knorpelstadium entstehen.

Durch Nahrungsaufnahme wird dem adulten Körper täglich ca 1g Kalzium zugeführt wovon weniger als ein Drittel (ca. 280mg) im Darm unter dem Einfluss von Vitamin D aufgenommen werden. Davon werden wiederum 120mg durch Sekretion in den Darm zurückgeführt, so dass dem gesunden Organismus nur gerade 160mg Kalzium zur Erhaltung der Homöostase zur Verfügung stehen. Im metabolisch Gesunden adulten Skelett ist die Kalziumbilanz neutral, d.h. dass den 560mg Kalzium, die täglich durch Knochenresorption (Osteoklasten) dem Skelett entzogen werden, eine Einlagerung von ebenfalls 560mg Kalzium durch Knochenformationsprozesse (Osteoblasten) gegenüberstehen. Den größten Umsatz an Kalzium finden wir in der Niere, die durch den Prozess der glomerulären Filtration täglich bis zu 9g Kalzium in den Primärharn filtriert und bei normaler Nierenfunktion über 98% unter der Kontrolle von PTH durch Rückfiltration in den distalen Nierentubuli ins Blut zurückbefördert. Bei Störungen in der Nierenfunktion, insbesondere der Rückresorption von Kalzium aus dem Primärharn (metabolische Azidose, Diuretika, Cyclosporin...), können rasch hohe Verluste von Kalzium entstehen die durch erhöhte Mobilisation von Kalzium aus dem Knochen kompensiert werden müssen.

Funktionell unterscheidet man 2 Prozesse: ‘Modelling' (direkter An- oder Abbau) dient während dem Wachstum der Formgebung und Adaption der Knochenstruktur an die mechanischen Bedingungen (Verformung). Im Gegensatz dazu dient das ‘Remodeling' (Resorption eines Knochenpacketes und dessen Ersatz durch neuen Knochen) der Erhaltung der Lebensfähigkeit der Osteocyten sowie der Reparatur von Microfrakturen. Knochenstruktur und Masse unterliegen der strikten Kontrolle durch Osteozyten (mechanische Adaptation).

Lernziele:

Funktionen, Aufbaus Regulation des Knochens

Korrespondierender Autor: Gasser JA

Novartis Institutes for BioMedical Research, Musculoskeletal Diseases, WKL-125.10.15, 4002, Basel

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