Untersuchungen am muskulo-skelettalen System bei juveniler-idiopathischer und kollagen-induzierter Arthritis mittels pQCT

Abstract

Veränderungen im muskulo-skelettalen System mit verminderter Knochendichte, erhöhter Frakturneigung und Veränderungen von Markern des Knochenstoffwechsels bei juveniler-idiopathischer Arthritis (JIA) wurden in der Literatur mehrfach beschrieben. Auch die Hypothese einer bereits im Kindesalter vorliegenden Osteoporose wurde dabei mehrfach gestellt. Allerdings wurden diese Ergebnisse mit Messverfahren gewonnen, die eine Aussage über die tatsächliche Knochendichte, die Geometrie und die beteiligten Kompartimente der Muskel-Knochen-Einheit nicht zulassen. In der vorliegenden Querschnittsstudie wurden 57 Patienten mit JIA untersucht. Vor allem die unterschiedlichen Einflussgrößen auf den Knochen, die Geometrie des Knochens und der Muskel konnten mit Hilfe der pQCT-Technik untersucht und mit pädiatrischen Normwerten verglichen werden. Sowohl eine Auswertung hinsichtlich des Lebensalters als auch hinsichtlich des Größenalters wurde durchgeführt. Dabei stand neben der Knochendichtemessung die Frage im Vordergrund, ob es sich bei den Veränderungen um primäre Knochenveränderungen, sekundäre Folgen einer Affektion der Muskel-Knochen-Einheit oder um Mischeffekte handelt. Zum genaueren Verständnis wurden 35 weitere Patienten in Subgruppen zu bestimmten Fragestellungen und ein experimentelles Tiermodell mit kollagen-induzierter Arthritis in gleicher Technik untersucht. Bei allen Patienten mit JIA zeigte sich eine signifikant verminderte Muskelquer-schnittsfläche, wobei die Korrelation zwischen Muskelfläche, Handkraft und kortikalem Knochen im Sinne einer intakten Muskel-Knochen-Einheit bestehen blieb. Außerdem konnten Veränderungen der Knochengeometrie mit signifikanter Verminderung der kortikalen Dicke ohne Veränderungen der kortikalen Dichte nachgewiesen werden. Die trabekuläre Dichte war nur dann verändert, wenn der gemessene Arm durch die Grunderkrankung betroffen war. Die Untersuchungen zeigten, dass diese Veränderungen systemisch auftreten und lediglich die trabekuläre Dichte am betroffenen Arm lokal verändert wird. Unterschiede zwischen der Gruppe, die systemisch mit Steroide behandelt wurde, und der Gruppe von Patienten ohne Steroidtherapie konnten nicht herausgearbeitet werden. Diese Ergebnisse konnten jeweils in den entsprechenden Vergleichsgruppen nachvollzogen werden. Im Tiermodell stellten sich die beschriebenen Veränderungen in gleicher Weise dar. Zusammenfassend wird durch die vorliegende Studie gezeigt, dass den be-schriebenen Veränderungen bei JIA primär eine Verminderung der Muskelfläche und somit ein verminderter mechanischer Stimulus auf den Knochen zu Grunde liegt. Dabei kommt es, bei weiter intakten Muskel-Knochen-Einheit, zu sekundären systemischen Veränderungen mit einer Ausdünnung der kortikalen Dicke und einer Veränderung der Knochengeometrie, die zusammen für ein erhöhtes Frakturrisiko prädisponieren. Die Knochenstruktur selbst, insbesondere die kortikale Dichte, bleibt von diesen Veränderungen unberührt. Anhaltspunkte für eine durch die JIA bedingte osteoporotische Veränderung wurden nicht gefunden. Untersuchungen am muskulo-skelettalen System sollten in Zukunft die Knochen-dichte nicht isoliert betrachten, sondern die beteiligten Einflussgrößen berücksichtigen. Mit der pQCT steht dabei ein Verfahren zur Verfügung, welches diese differenzierte Untersuchung ermöglicht. Das therapeutische Vorgehen sollte nicht primär in den Knochenstoffwechsel eingreifen, sondern als oberstes Ziel eine Wiederherstellung einer normalen Aktivität der Muskel-Knochen-Einheit haben.

Alterations of the musculoskeletal system, including reduced bone mineral density, increased frequency of fractures and changes in markers of bone metabolism, have been described in juvenile idiopathic arthritis (JIA). The authors hypothesized osteoporosis because of reduced bone mineral density, but measure-ment of volumetric bone density and bone geometry is not possible with the techniques used in most studies. This cross-sectional study in fifty-seven JIA patients using peripheral quantitative computer tomography was undertaken to obtain a more detailed understanding of the musculoskeletal system by analysing bone density, geometry and muscle force and was undertaken to analyse whether a primary bone disorder, a secondary bone affection by low muscle area and reduced muscle force or mixed bone defects were present. Results were compared with paediatric reference data from corresponding age groups as well as corresponding height groups because of growth retardation might lead to false-low results. To achieve differentially analyses we compared the results also to thirty-five patients in separate groups as well as to mice suffering from collagen induced arthritis. The results demonstrate that most abnormalities relate to parameters of bone geometry, including reduced muscle area, reduced cortical thickness and increased marrow area. Cortical density as a parameter of bone metabolism was normal. Correlation of muscle area, muscle force and cortical bone were also normal. A separate analysis was performed to investigate of whether the effect of abnormalities is localized or generalized. The results show that there is an generalized effect in reduce of muscle and geometry abnormalities but also a localized effect on trabecular density. Significant differences between patients with or without treatment of glucocorticoids were not found. Findings in mice suffering from collagen induced arthritis confirm the results objected in humans. The combination of normal cortical density with significantly reduced muscle cross-sectional area and alterations in bone suggest that the primary problem is not the disturbance of bone metabolism, but generalized secondary bone abnormalities due to a lack of muscle. The alterations in bone geometry may explain the increase fracture risk since a thinner cortex might break more easily. Primary osteoporotic abnormalities were not found. Finally these results strongly supports that the principal aim in treating should be rapid control of disease activity and sufficient physical activity in order to protect the skeletal system.