Einfluss einer seriellen niedrig dosierten Radonstollen-Hyperthermie auf zentrale Zytokine des Knochen­metabolismus bei ankylosierender Spondylitis

Zusammenfassung

Einleitung:

Eine sekundäre Osteoporose stellt eine häufige und komplizierende Begleiterkrankung bei Patienten mit ankylosierender Spondylitis dar. Die Abnahme der Knochendichte ist Ausdruck eines zugunsten des Knochenabbaus verschobenen Gleichgewichts von osteokatabolen und osteoanabolen knochenphysiologischen Stoffwechselprozessen, die durch diverse Faktoren beeinflusst werden.

Fragestellung/Methodik:

Bei Patienten mit gesicherter ankylosierender Spondylitis (AS) im chronischen Stadium (n=24, Altersdurchschnitt 58 Jahre) und einer altersvergleichbaren Patientengruppe mit Osteoarthrose (OA, n=24) wurde der Einfluss einer seriellen Radonstollen-Hyperthermie (12 Anwendungen in 3 Wochen) auf die Serumspiegel der Zytokine Osteoprotegerin (OPG), receptor activator of NF kappa-B ligand (RANKL) und Tumornekrosefaktor alpha (TNF-alpha) sowie auf den RANKL/OPG-Quotienten als Marker zur Quantifizierung des Knochenmetabolismus untersucht. Die Messungen erfolgten vor und nach serieller Radonstollen-Hyperthermie. Die Medikation in beiden Gruppen umfasste lediglich eine bedarfsabhängige Einnahme nicht-steroidaler Antiphlogistika (NSAR). Eine TNF-Hemmer-Therapie sowie Medikation mit möglichem Einfluss auf den Knochenstoffwechsel bestand nicht.

Ergebnisse:

Nach der seriellen Radonstollen-Hyperthermie zeigte sich bei den AS-Patienten ein tendenzieller, bei den OA-Patienten ein signifikanter Abfall der TNF-alpha Spiegel (p<0,0005). In beiden Gruppen kam es zu einem signifikanten Abfall von RANKL (AS: p<0,0005; OA: p<0,004). Dagegen zeigte sich nur in der AS-Gruppe ein signifikanter Anstieg des OPG (p<0,0005) und ein signifikanter Rückgang des RANKL/OPG Quotienten (p<0,005).

Schlussfolgerung:

Die serielle Radonstollen-Hyperthermie bewirkte bei Patienten mit chronischer AS einen Anstieg der knochenanabolen und einen Rückgang der knochenkatabolen Zytokine, was der molekularen Grundlage für eine Verminderung des osteoklastären Knochenabbaus im Rahmen der entzündlich bedingten sekundären Osteoporose entspricht. Somit kommt der Radonstollen-Hyperthermie ein wichtiger Stellenwert im multimodalen Therapiekonzept der AS zu.

Abstract

Introduction:

Secondary osteoporosis is a frequent complication in ankylosing spondylitis (AS). Loss of bone mass in AS is the result of an imbalance of catabolic and anabolic mechanisms of bone metabolism in response to different factors.

Question/Method:

The effects of serial low-dose radon and hyperthermia exposure in a therapeutic adit (12 visits to the adit in 3 weeks) on the serum levels of the cytokines osteoprotegerin (OPG), receptor activator of NF kappa-B ligand (RANKL), tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha), and also on the RANKL/OPG ratio as a marker of bone metabolism were investigated in 24 patients with chronic AS (mean age 58 years) and an age-matched group of 24 patients with osteoarthritis (OA). Cytokine measurements were performed at baseline and after completion of the serial treatment. Medication in both groups was limited to non-steroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs) as needed, whereas treatment with TNF inhibitors or any drug, which could potentially influence bone metabolism, was excluded.

Results:

AS-patients showed a tendency towards decrease of TNF-alpha serum levels whereas OA-patients achieved a significant decrease (p<0.0005). Both groups showed significantly decreased levels of RANKL (AS: p<0.0005, OA: p<0.004). In contrast, only the AS-patients presented a significant increase of OPG (p<0.0005) and a significant decrease of the RANKL/OPG ratio (p<0.005).

Conclusions:

In patients with chronic AS, serial low-dose radon and hyperthermia exposure in a therapeutic adit results in a reduction of osteocatabolic and an increase of osteoanabolic cytokine levels, which represents the molecular basis for inhibiting osteoclastic activity in secondary osteoporosis of inflammatory disease. Thus, serial radon(adit) therapy has an important role in a multimodaly treatment strategy for AS.

Schlüsselwörter

physikalische Medizin - Heilmittel - Osteoarthrose - ankylosierende Spondylitis - Radonstollentherapie - Zytokine

Key words

physical medicine - cure - osteoarthritis - ankylosing spondylitis - radon(adit)therapy - cytokines

• Literatur

• 1 Lange U, Neumann E. Knochen und Entzündung – molekulare Mechanismen, neue pathophysiologische Stoffwechselwege und innovative Therapieansätze. Osteologie 2009; 1: 41-44
• 2 Lange U. Osteoporose und Rheuma – molekulare Mechanismen. Orthopädische Praxis 2011; 47 (07) 352-356
• 3 Keck AL, Pecherstorfer M. Knochenstoffwechsel bei malignen Erkrankungen. J Miner Stoffwechs 2003; 10: 6-11
• 4 Neumann E, Gay S, Müller-Ladner U. The RANK/RANKL/osteoprotegerin system in rheumatoid arthritis: new insights from animal models. Arthritis Rheum 2005; 52: 2960-2967
• 5 Neumann E, Schett G. Knochenstoffwechsel: molekulare Mechanismen. Z Rheumatol 2007; 66: 286-289
• 6 Teitelbaum SL. Osteoclasts: what do they do and how do they do it?. Am J Pathol 2007; 170: 427-435
• 7 Walsh NC, Crotti TN, Goldring SR et al. Rheumatic diseases: the effects of inflammation on bone. Immunol Rev 2005; 208: 228-251
• 8 Zwerina J, Hayer S, Tohidast-Akrad M et al. Single and combined inhibition of tumor necrosis factor, interleukin-1, and RANKL pathways in tumor necrosis factor-induced arthritis: effects on synovial inflammation, bone erosion, and cartilage destruction. Arthritis Rheum 2004; 50: 277-290
• 9 Lange U, Kluge A, Strunk J et al. Ankylosing spondylitis and bone mineral density – what is the ideal tool for measurement?. Rheumatol Int 2005; 26: 115-120
• 10 Lange U, Obermayer-Pietsch B. Genetische Aspekte zur Knochendichteminderung bei ankylosierender Spondylitis. Z Orthop Unfall 2009; 147: 577-581
• 11 Lind-Albrecht G. Einfluss der Radonstollentherapie auf Schmerzen und Verlauf bei Spondylitis ankylosans [Dissertation]. Mainz: Johannes-Gutenberg-Universität; 1994
• 12 Van Tubergen A, Landewe R, van der Heijde D et al. Combined spa exercise therapy is effective in ankylosing spondylitis: a randomised controlled trial. Arthritis Rheum 2001; 45: 430-438
• 13 Kürten B. Radon(stollen)therapie: Bewährtes und Neues. In: Lange U. Hrsg Physikalische Medizin in der Rheumatologie unter Berücksichtigung evidenzbasierter Daten. 1. Aufl Stuttgart: Ligatur-Verlag; 2008: 179-188
• 14 Tarner I, Uhlemann C, Müller-Ladner U et al. The effect of serial mild whole-body hyperthermia on the responsiveness of plasma cytokine levels of TNF-α, Interleukin 1-β and Interleukin 6 in patients with ankylosing spondylitis and a healthy population. Clin Rheumatol 2009; 28: 397-402
• 15 Vega D, Maalouf NM, Sakhaee K. The role of receptor activator of nuclear factor-kappaB (RANK)/RANK ligand/osteoprotegerin: clinical implications. J Clin Endocrinol Metab 2007; 92: 4514-4521
• 16 Bucay N, Sarosi I, Dunstan CR et al. Osteoprotegerin-deficient mice develop early onset osteoporosis and arterial calcification. Genes Dev 1998; 12: 1260-1268
• 17 Kearns AE, Khosla S, Kostenuik PJ. Receptor activator of nuclear factor κB ligand and osteoprotegerin regulation of bone remodeling in health and disease. Endocr Rev 2008; 29: 155-192
• 18 Kong YY, Feige U, Sarosi I et al. Activated T cells regulate bone loss and joint destruction in adjuvant arthritis through osteoprotegerin ligand. Nature 1999; 402: 304-309
• 19 Petitt AR, Walsh NC, Manning C et al. RANKL protein is expressed at the pannus-bone interface at sites of articular bone erosions in rheumatoid arthritis. Rheumatology 2006; 45: 1068-1076
• 20 Fonseca JE, Cortez-Dias N, Francisco A et al. Inflammatory cell infiltrate and RANKL/OPG expression in rheumatoid synovium: comparison with other inflammatory arthropathies and correlation with outcome. Clin Exp Rheumatol 2005; 23: 185-192
• 21 Kim HR, Kim HY, Lee SH. Elevated serum levels of soluble receptor activator of nuclear factors-kappaB ligand (sRANKL) and reduced bone mineral density in patients with ankylosing spondylitis (AS). Rheumatology 2006; 45: 1197-1200