Beate Ursula Scheppach
Dr. med.
Konzentrationen von Insulin-like Growth Factor (IGF) -I und –II in humaner
Knochenmatrix: Assoziationen mit Knochenmasse, Alter, Menopausenstatus und
Serum-IGF-I bei Frauen
Geboren am 15.02.1998 in Bad Mergentheim
Reifeprüfung am 11.05.1988 in Bad Mergentheim
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom WS 1989/90 bis SS 1995
Physikum am 02.09.1991 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Heidelberg
Staatsexamen am 20.05.1996 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Innere Medizin
Doktorvater: Priv.-Doz. Dr. med. J. Pfeilschifter
Störungen der Regulationsmechanismen im menschlichen Knochengewebe gewinnen vor
allem im Alter an Relevanz, wenn sich durch den Verlust von Knochenmasse die Frakturrate
erhöht und beträchtliche gesundheitliche und gesundheitsökonomische Folgen entstehen.
Eine wichtige Rolle scheint hier das Wachstumshormon (GH)/Insulin-like Growth Factor
(IGF) - System zu spielen. Die Wachstumsfaktoren IGF-I und IGF-II sind in großer Menge in
der menschlichen Knochenmatrix zu finden. Beide sind in vivo und in vitro in der Lage,
sowohl die Knochenneubildung als auch die Knochenresorption zu stimulieren. Insgesamt
wird beiden Faktoren eine anabole Wirkung auf die Knochenmasse zugeschrieben. Der
Zusammenhang zwischen im Serum zirkulierenden Komponenten des GH/IGF-Systems und
der Knochenmasse wurde bereits vielfach untersucht, jedoch ist wenig darüber bekannt,
inwieweit die Konzentrationen von IGF-I und –II im Serum mit den Konzentrationen im
Knochen selbst übereinstimmen.
In der vorliegenden Querschnittsuntersuchung wurden in einem großen Kollektiv von 533
prä- und postmenopausalen Frauen mit einem speziellen Extraktionsverfahren auf Guanidin-
EDTA-Basis die Konzentrationen von IGF-I und -II in der Beckenkammspongiosa bestimmt.
Parallel dazu wurde das trabekuläre Knochenvolumen am Extraktionsort histologisch
gemessen. Bei einem Teilkollektiv von 164 Frauen lagen zusätzlich Meßwerte von im Serum
zirkulierendem IGF-I vor. Ziel der Arbeit war es, Assoziationen des Matrix-IGF-I und -IGF-
II-Gehaltes mit dem Alter, dem Menopausenstatus, dem trabekulären Knochenvolumen und
Serum-IGF-I zu untersuchen.
Wie bereits für kortikalen Knochen beschrieben, fanden sich mit zunehmendem Alter
abfallende Konzentrationen von IGF-I in spongiöser Knochenmatrix, die dem Abfall von
Serum-IGF-I mit dem Alter im Verlauf ähnlich sind. Nach unseren Daten ist dieser
altersassoziierte Abfall nicht von der Menopause beeinflußt. Höhere Konzentrationen von
Matrix-IGF-I waren altersunabhängig mit einem höheren trabekulären Knochenvolumen
assoziiert. Individuelle Unterschiede im Matrix-IGF-I-Gehalt können somit einen
signifikanten Teil des trabekulären Knochenvolumens eines Individuums erklären. Für das
Teilkollektiv mit verfügbaren Werten für Serum-IGF-I-Konzentrationen konnte gezeigt
werden, daß der Matrixgehalt von IGF-I wesentlich stärker mit der Knochenmasse assoziiert
ist als der Serum-IGF-I-Spiegel und ein besserer Prädiktor für die Knochenmasse zu sein
scheint. Schließlich konnten die gezeigten Veränderungen lediglich für Matrix-IGF-I und
nicht für Matrix-IGF-II demonstriert werden, was bestätigt, daß beide Faktoren
unterschiedliche Rollen im Knochenstoffwechsel einnehmen.
Wichtigste Schlußfolgerung aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit ist, daß der Gehalt
von IGF-I in der Knochenmatrix einen Teil der Knochenmassenvariabilität erklären kann und
zwar unabhängig von der Höhe der Serumkonzentration und Alterseinflüssen. Eine mögliche
Erklärung hierfür ist die lokale, Wachstumshormon-unabhängige Produktion von IGF-I im
Knochen, deren Regulation nur teilweise erforscht ist.
