Ein korrelationsbasierter Ansatz zur Vorhersage von DXA T-score Werten mittels des Calcium-Isotopen-Markers (CIM)

Einleitung: Osteoporose Früherkennung ist entscheidend für den Erfolg präventiver Maßnahmen zur Vermeidung von Knochenbrüchen. Die Dual-Röntgen-Absorptiometrie (DXA) ist der Standard zur Bestimmung der Knochenmineraldichte (BMD), doch sie erfasst nicht die Dynamik des Calcium (Ca)-Stoffwechsels die zu Knochenbrüchen führen. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Calcium-Isotopen-Verhältnis (⁴⁴Ca/⁴²Ca), bekannt als Calcium-Isotopen-Marker (CIM), eine nahezu Echtzeit-Erfassung des Gleichgewichts zwischen Knochenaufbau und -abbau, wenn es im Blut (CIM_serum) oder Urin (CIM_urin) gemessen wird.

Methode: Retrospektiv wurden Daten aus vier klinischen Studien mit 293 postmenopausalen Frauen (Alter: 25–81 Jahre), die weder an Niereninsuffizienz noch an Vitamin-D-Mangel (<25 nmol/L) litten. Die CIM-Werte (CIM_serum und CIM_urin) wurden mit den niedrigsten DXA-T-Scores (Hüfte oder Lendenwirbelsäule) verglichen.

Ergebnisse: Die Analyse ergab eine starke Korrelation zwischen CIM- und DXA-Werten (CIM_serum/DXA: r²=0,68, p<0,001; CIM_serum/CIM_urin: r²=0,54, p<0,001; CIM_urin/DXA: r²=0,43, p<0,001). Dies deutet darauf hin, dass Veränderungen des Ca-Isotopenverhältnisses eng mit Schwankungen der BMD verknüpft sind. Die Interpretation der Messwerte basiert auf in früheren Studien definierten CIM-Schwellenwerten von−0,85±0,06 ‰ für CIM_serum und 0,23±0,06 ‰ für CIM_urin. Werte außerhalb dieser Intervalle weisen auf eine positive oder negative Calcium-Bilanz im Knochen hin. Insbesondere Werte unterhalb der Schwellenwerte deuten auf ein erhöhtes Osteoporose Risiko hin.Die DXA-T-Scores für gruppierte Intervalle (Δ=1, Bereich: -4 bis 3) konnten entweder durch quadratische Regressionsmodelle mit CIM_serum oder CIM_urin (R²=0,35 bzw. R²=0,93) oder durch eine multiple lineare Regression (R²≈0,98), präzise approximiert werden. Der aus CIM abgeleitete DXA-Schwellenwert von -0,85±0,06 ‰ entsprach einem T-Score von ca. -1,2, höher als der aktuelle Grenzwert von -2,5.Eine Nachuntersuchung zu Osteoporose bedingten Frakturen zwei Jahre nach der OsteoGeo-Studie (Eisenhauer et al., 2019, 2024) bestätigte unsere Beobachtungen: Alle Fragilitätsfrakturen traten bei Personen mit CIM_serum-Werten unterhalb des Schwellenwerts auf, während nur ein Drittel der Frakturen im DXA-T-Score-Bereich der Osteoporose diagnostiziert wurden.

Diskussion: Unsere Studie zeigt, dass CIM-Werte mit DXA-T-Scores korrelieren und unterstreicht das Potenzial von CIM als nicht-invasives, laborbasiertes Verfahren zur frühzeitigen Risikoerkennung und Therapiekontrolle bei Osteoporose. Der CIM-Ansatz bietet somit einen wesentlichen diagnostischen Fortschritt gegenüber der herkömmlichen DXA-Messung, da er die mit den Veränderungen in der Knochendichte einhergehenden Veränderungen des Knochenstoffwechsels früher erfasst und zukünftig eine statistische Frakturvorhersage ermöglicht.

Keywords: Calcium, Isotope, Osteoporose, Früherkennung, DXA, CIM

Korrespondenzadresse: Anton Eisenhauer, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung KIel, Wischhofstr. 1-3, 24148 Kiel, Deutschland, E-Mail: [e-mail]

Publication History

Article published online:
21 March 2025