Genetik der Osteoporose

Zusammenfassung

Die Osteoporose ist eine häufige Erkrankung, welche v. a. postmenopausale Frauen, jedoch in wachsendem Ausmaß auch Männer betrifft. Die Zerstörung der Mikroarchitektur des Knochens und die Verminderung der Knochenmasse führen zu einer erhöhten Knochenbrüchigkeit mit der Folge pathologischer Frakturen. Familien- und Zwillingsstudien konnten aufzeigen, dass genetische Faktoren eine bedeutsame Rolle für das Erreichen einer maximalen Knochenmasse, für die Entwicklung eines biomechanisch kompetenten Knochens und für den physiologischen Knochenumsatz spielen.

Die Vitamin-D-Rezeptorgenotypen waren die ersten von mehreren beschriebenen Genen, welche den Phänotyp des Knochens beeinflussen, ihre Bedeutung wurde anfangs jedoch überschätzt. Zwischenzeitlich wurden nicht nur für das Kollagen-Iα1-Gen Polymorphismen beschrieben, welche in mehreren Studien Assoziationen zu Knochendichte und Frakturrate zeigen, es konnte auch für verschiedene Allele des Östrogenrezeptors, des TGF-β-Gens, für Interleukin-(IL-)1 und 6, für Calcitonin, Parathormon sowie den Apolipoprotein-E-Rezeptor Assoziationen zur Knochendichte beschrieben werden. Für die Interpretation genetischer Befunde ist es jedoch notwendig, genetische Unterschiede zwischen unterschiedlichen ethnischen Gruppen, Umwelteinflüsse wie die Kalziumaufnahme, Vitamin-D-Status, hormonellen Status und Körpergröße sowie Gesamtkörperknochenmasse in Zusammenschau zu werten.

Das Wissen um die molekulare Physiologie nicht nur der hier beschriebenen, sondern auch aller in Zukunft identifizierten Gene mit positivem oder negativem Einfluss auf den Knochen wird es uns erlauben, Risikopersonen zu identifizieren und spezifischere Therapieoptionen zu entwickeln.

Abstract

Osteoporosis is a disease affecting mainly women but also an increasing number of men. The destruction of the bone microarchitecture and the reduction of bone mass lead to increased fragility and pathologic bone fractures. Family studies and twin studies have shown that peak bone mass, mechanical strength, and physiological bone turnover are subject to genetic control. Vitamin D receptor polymorphisms were one of the first genetic factors suggested to influence bone phenotype, although their impact on bone metabolism was initially overestimated.

Meanwhile, polymorphisms in numerous other genes such as collagen Iα1, estrogen receptor, transforming growth factor beta (TGF-β), interleukin-1, interleukin-6, calcitonin, parathyroid hormone, and apolipoprotein E have been found to be associated with bone mineral density. In the interpretation of genetic findings, genetic differences between different ethnic groups, environmental factors such as calcium intake, vitamin D status, hormonal status, body size, and total body bone mineral density have to be considered. Understanding the molecular physiology of the genes described in this article and all genes influencing bone metabolism identified in the future will enable us to identify persons at risk for osteoporosis and to develop more specific therapies.