Refine
Document Type
- Doctoral Thesis (18)
Language
- German (18)
Has Fulltext
- yes (18)
Is part of the Bibliography
- no (18)
Keywords
- Adipokine (4)
- Metabolomics (3)
- Chemerin (2)
- Epidemiologie (2)
- IGF-I (2)
- Metabolom (2)
- Osteoporose (2)
- Osteosonographie (2)
- SHIP (2)
- 4015016-1 (1)
Institute
Adipositas und Osteoporose stellen immer größer werdende Herausforderungen für
das Gesundheitssystem dar. Beide Erkrankungen gehen mit erheblichen negativen
Auswirkungen für die Betroffenen einher. Übergewicht ist mit der Entstehung von
Diabetes mellitus, sowie einer Erhöhung des Blutdrucks und dem Auftreten eines
inflammatorischen Phänotyps assoziiert. Wiederrum ist die Plasmakonzentration des
Adipokins Chemerin bei übergewichtigen oder adipösen Patienten erhöht. Kleinere
Beobachtungsstudien zeigen, dass erhöhtes Plasmachemerin zudem mit einem
Verlust an Knochensubstanz in Verbindung steht. Die Ergebnisse vorheriger Studien
zu diesem Thema waren jedoch durch ihre kleine Teilnehmerzahl, ihr Studiendesign
oder ihre ausschließlich weibliche Kohorte nicht auf die Allgemeinbevölkerung
übertragbar. Dies ist daher die erste populationsbasierte Studie, die den potentiellen
Zusammenhang zwischen Chemerin und der Knochenqualität in der
Allgemeinbevölkerung untersucht hat. Zudem wurde der Einfluss des Body-MassIndex (BMI) auf den genannten Zusammenhang berücksichtigt.
Für diese Arbeit wurden Daten von 3583 Teilnehmern der Study of Health in
Pomerania (SHIP)–Trend untersucht. Die Probanden wurden nach Geschlecht und
BMI-Gruppen in normalgewichtig (BMI<25 kg/m²), übergewichtig (BMI 25-29 kg/m²)
und adipös (≥30 kg/m²) eingeteilt. Die Plasmachemerinkonzentration wurde im EDTAPlasma der Probanden bestimmt. Die Messung der Knochenqualität erfolgte mittels
quantitativen Ultraschalls (QUS) an der Ferse.
Die statistischen Analysen (lineare und logistische Regressionsmodelle) zeigten bei
adipösen Probanden einen signifikanten inversen Zusammenhang zwischen
Chemerin und der Knochenfestigkeit (Breitbandultraschallabschwächung bei
Männern, Schallgeschwindigkeit und Steifigkeitsindex bei Frauen) sowie eine erhöhte
Chance für ein mittleres oder hohes QUS-basiertes Frakturrisiko. Bei normal- und
übergewichtigen Probanden gab es keinen Hinweis auf signifikante Assoziationen
zwischen den untersuchten Parametern. Chemerin hat somit bei adipösen Männern
und Frauen einen negativen Einfluss auf die Knochenfestigkeit.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass dies die erste Studie ist, die an einem
großen Studienkollektiv den Zusammenhang zwischen Plasmachemerin und der
Knochenqualität in Abhängigkeit vom BMI statistisch umfassend geprüft hat. Es
wurden verschiedene Hypothesen zum pathophysiologischen Zusammenhang
zwischen Chemerin und den QUS-Parametern diskutiert. Eine abschließende
Erklärung kann mit den vorhandenen Daten aber nicht geliefert werden. Um den
klinischen und therapeutischen Nutzen für den Patienten genauer herauszuarbeiten
als auch zur Findung neuer Therapie- und Diagnosekonzepte, sollten weitere Studien
folgen.
Ein intaktes Angiopoietin/Tie-2-Liganden-Rezeptor-System ist unabdingbar für die endotheliale Regulierung und damit für das Überleben eines Organismus. Erhöhte Konzentrationen von zirkulierendem Ang-2 sind eng assoziiert mit Nierenerkrankungen und damit mit einem progredienten Verlust der glomerulären Filtrationsleistung. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Assoziationen zwischen zirkulierenden Ang-2- und Tie-2-Konzentrationen mit funktionellen Nierenfunktionsparametern in einer populationsbasierten Studie mit insgesamt 7169 Probanden aus zwei unabhängig voneinander erhobenen Kohorten (SHIP-1 und SHIP-Trend). Die Nierenfunktion wurde mittels Kreatinin, Cystatin C, eGFR(Krea) oder eGFR(Cys) und des uACRs untersucht. Zur statistischen Analyse wurden Varianz- und lineare Regressionsanalysen durchgeführt. In der Gesamtpopulation stellte sich eine starke positive Assoziation zwischen Ang-2 und Cystatin C oder uACR, sowie eine inverse Assoziation zwischen Ang-2 und eGFR(Cys) dar. Diese Ergebnisse blieben auch in der Subpopulation mit Probanden ohne arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus Typ 2 erhalten. Die Beziehungen zwischen Ang-2 und Kreatinin sowie eGFR(Krea) waren U-förmig und interessanterweise insgesamt weniger stark im Vergleich zu Cystatin C bzw. eGFR(Cys). Für Tie-2 konnten signifikante Assoziationen vor allem für Cystatin C und eGFR(Cys) verzeichnet werden. Ergänzend zum bisherigen Wissensstand konnte in der Studie ein Zusammenhang zu Ang-2 bei bereits geringfügig reduzierter eGFR beschrieben werden. Zusammenfassend bestätigten die statistischen Analysen, dass Ang-2 eng im Zusammenhang mit sensitiven und prognostischen Parametern für eine Nierenschädigung steht. Trotz Bildung einer Subpopulation mit Probanden ohne arterielle Hypertonie und Diabetes mellitus Typ 2, zwei Erkrankungen, die mit erhöhten Ang-2-, Tie-2- und Cystatin C-Konzentrationen assoziiert sind, blieben die Beziehungen für Cystatin C, eGFR(Cys) und uACR in der Subpopulation bestehen. Die Unterschiede zu den Ergebnissen der Analysen mit Kreatinin und eGFR(Krea) wurden mutmaßlich auf die höhere Sensitivität von Cystatin C als Marker einer leichtgradig bis moderat eingeschränkten eGFR zurückgeführt. Da es sich bei der Arbeit um eine populationsbasierte Querschnittsstudie handelt, konnten Langzeitbeobachtungen sowie kausale oder pathophysiologische Zusammenhänge nicht geklärt werden. Die potenzielle Rolle von Ang-2, allein oder in Kombination mit Serum-Cystatin C, als Marker zur Frühdiagnostik von Nierenbeeinträchtigungen oder CKD bleibt in weiteren Studien zu evaluieren.
Chemerin und Adiponektin sind zwei Adipokine, welche vom Fettgewebe sowie der Leber exprimiert werden und vermutlich an der Entstehung von Übergewicht und dessen metabolischen Folgeerkrankungen, wie der Steatosis hepatis, beteiligt sind. Die derzeitige Studienlage zum Zusammenhang zwischen Chemerin und Steatosis hepatis ist noch recht spärlich und aufgrund der verwendeten Datenbasis mit häufig kleinen Patientenkollektiven finden sich zudem widersprüchliche Ergebnisse. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand daher in der Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Chemerin und verschiedenen Parametern der Steatosis hepatis in einer großen, gut charakterisierten, populationsbasierten Studie unter Berücksichtigung möglicher Störfaktoren. Um diese Ergebnisse mit einem bisher gut erforschten Adipokin zu vergleichen und zu validieren, wurde zusätzlich der Zusammenhang zwischen Adiponektin und einer Steatosis hepatis analysiert.
In dieser Arbeit wurden die Daten von 3.951 Probanden der SHIP-TREND-Population mittels adjustierten, geschlechtsspezifischen quantilen und logistischen Regressionsmodellen ausgewertet, um die Assoziationen von Chemerin bzw. Adiponektin mit verschiedenen Leberenzymen, dem MRT-quantifizierten Leberfettanteil sowie dem Vorliegen einer Steatosis hepatis (definiert durch das Vorhandensein einer hyperechogenen Leber im Ultraschall oder eines MRT-quantifizierten Leberfettanteils > 5 %) zu analysieren. Die gefundenen Assoziationen bezüglich des Zusammenhangs zwischen Chemerin bzw. Adiponektin und den Leberenzymen waren in Abhängigkeit vom Geschlecht, dem Nüchternstatus der Probanden sowie dem jeweiligen Enzym sehr unterschiedlich. Deutlich konsistentere Ergebnisse fanden sich dagegen bei den Analysen der beiden Adipokine mit dem MRT-quantifizierten Leberfettanteil. Dabei zeigte sich eine signifikant inverse Assoziation mit Adiponektin bei beiden Geschlechtern sowie eine positive Assoziation mit Chemerin bei Männern, während sich diese Assoziation bei Frauen u-förmig präsentierte. Darüber hinaus ließ sich beobachten, dass eine hohe Chemerinkonzentration mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Steatosis hepatis assoziiert ist, wohingegen eine hohe Adiponektinkonzentration mit einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit für eine Steatosis hepatis einhergeht.
Zusammenfassend legen die dargestellten Ergebnisse eine Beteiligung dieser beiden Adipokine an der Pathogenese der Steatosis hepatis nahe. Interessanterweise scheinen Chemerin und Adiponektin dabei jedoch entgegengesetzte Effekte auszuüben. Existierende experimentelle Arbeiten liefern erste Hinweise auf die zugrundeliegenden pathophysiologischen Mechanismen. Zur vollständigen Klärung bedarf es zukünftig jedoch weiterer Untersuchungen.
Diese Studie liefert einen umfassenden Überblick über die Assoziationen der fünf Adipokine Adiponektin, Chemerin, Galektin-3, Leptin und Resistin mit der Menge unterschiedlicher Fettkompartimente sowie metabolischer Risikofaktoren und Phänotypen. Dafür wurden Daten von 4116 Teilnehmern der bevölkerungsbasierten SHIP-TREND-Studie mittels multivariabler linearer und logistischer Regressionsmodelle analysiert.
Adipöse Teilnehmer weisen verglichen mit normalgewichtigen Probanden höhere Chemerin-, Galektin-3- und Leptinkonzentrationen sowie niedrigere Adiponektinkonzentrationen auf. Der Leberfettgehalt sowie die Menge des subkutanen (SAT)- und viszeralen Fettgewebes (VAT) waren jeweils unabhängig voneinander invers mit der Adiponektinkonzentration assoziiert. Zusätzlich konnten unabhängige positive Assoziationen zwischen dem Leberfettgehalt, der Menge des SAT und der Chemerinkonzentration sowie zwischen SAT und der Galektin-3- und Leptinkonzentration beobachtet werden. Bei körperlich inaktiven Teilnehmern vs. körperlich aktiveren Probanden wurde eine höhere Chemerin- und Leptinkonzentration festgestellt. Darüber hinaus wiesen Raucher vs. Nichtraucher eine höhere Chemerin- und Galektin-3-Konzentration sowie eine niedrigere Leptin- und Adiponektinkonzentration auf. Der Alkoholkonsum war positiv mit dem Adiponektin- und invers mit dem Resistinspiegel assoziiert. Alle untersuchten Adipokine zeigten zudem signifikante Assoziationen mit mindestens einem Lipidmarker auf. Mit Ausnahme von Resistin wurden für alle untersuchten Adipokine signifikante Assoziationen mit dem Glukosestoffwechsel festgestellt. Insgesamt war eine hohe Adiponektinkonzentration mit einem vorteilhaften Stoffwechselprofil verbunden, wohingegen eine hohe Chemerin-, Galektin-3- bzw. Leptinkonzentration mit ungünstigen Stoffwechselbedingungen assoziiert war. Interessanterweise scheint eine hohe Leptinkonzentration aber hauptsächlich auf Übergewicht hinzuweisen, wohingegen eine hohe Adiponektin- oder Chemerinkonzentration mit einem breiteren Spektrum metabolischer Phänotypen assoziiert ist. Galektin-3 und Resistin scheinen dagegen nur eine untergeordnete Rolle in Zusammenhang mit metabolischen Phänotypen zu spielen.
Insgesamt trägt die vorliegende Untersuchung zu einem besseren Verständnis der Assoziationen von Adipokinen mit unterschiedlichen Fettkompartimenten, Verhaltensrisikofaktoren und metabolischen Phänotypen bei. Allerdings ist bisher sehr wenig über das gesamte Spektrum der komplexen Physiologie der Adipokine bekannt. Daher sind weitere Studien erforderlich, um Klarheit in diese Zusammenhänge zu bringen.
Androgene sind bei Männern und Frauen hochkomplex in die Regulation des humanen
Metabolismus involviert, prägen in beträchtlichem Ausmaß die Körpermorphologie und können bei
Dysregulation in zahlreichen Erkrankungen resultieren. Jedoch ist die Rolle der Androgene auf den
Metabolismus bisher nicht vollständig erforscht und auch die detaillierten Mechanismen der
Interaktion sowie die abschließende Bedeutung für die Entstehung von Krankheiten sind
größtenteils unklar. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, mit Hilfe der Metabolomik - der
Bestimmung molekularer Stoffwechselzwischen- und endprodukte - einen Beitrag zum besseren
Verständnis der Wechselwirkungen zwischen dem Androgenhaushalt und Metabolismus zu leisten.
Die Datengrundlage der vorliegenden Arbeit wird aus einer Studienpopulation bestehend aus 430
Männern und 343 Frauen in einem Alter zwischen 20 und 79 Jahren gebildet, welche im Rahmen
der populationsbasierten Querschnittsstudie SHIP-TREND rekrutiert wurden. Unter Verwendung
von massenspektrometrischen Messmethoden und durch lineare Regressionsmodelle wurden
Assoziationen zwischen den Androgenen Testosteron, Androstendion und
Dehydroepiandrosteronsulfat beziehungsweise dem Transportprotein SHBG (sexual hormonebinding globulin) und Metaboliten aus Plasma und Urin identifiziert und anschließend ausgewertet.
Die Analysen offenbarten eine deutliche geschlechtsspezifische Differenz in Androgen-assoziierten
Metaboliten, beispielsweise bezüglich Urat, verschiedenen Lipiden und zahlreichen
Surrogatparametern für Lebensstilfaktoren, wie Piperin, Cotinin oder Trigonellin. Auffallend ist
hierbei, dass, im Vergleich zu Männern, Androgene bei Frauen, insbesondere bei Betrachtung von
postmenopausalen Frauen, eine deutlich stärkere Assoziation mit Metabolitkonzentrationen in
Plasma und Urin zeigten. Besonders deutlich wurde dieses Phänomen bei Untersuchungen
zwischen Dehydroepiandrosteronsulfat und verschiedenen Lipidderivaten. Letzterem ist eine
besonders hohe klinische Bedeutung beizumessen, da sich Veränderungen im Androgenhaushalt
bei Frauen häufig im Zusammenhang mit metabolischen und kardiovaskulären Erkrankungen
präsentieren. Weiterhin konnte in der vorliegenden Arbeit eine neuartige Beobachtung bezüglich
der Assoziation zwischen Androstendion und dem Metabolismus biogener Amine, wie Dopamin
oder Serotonin, dokumentiert werden. Überraschend war die geringe Überschneidung von
Androgen-assoziierten Metaboliten, insbesondere Dehydroepiandrosteron, über die Geschlechter
hinweg.
Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern neue Einblicke in die Interaktion zwischen Androgenen und dem
humanen Metabolismus und ermöglichen es, insbesondere für den weiblichen Stoffwechsel,
Rückschlüsse zu ziehen sowie etwaige klinische Fragestellungen zukünftig in isolierten Studien zu
untersuchen.
Die gestörte Glukosetoleranz (engl. impaired glucose tolerance, IGT) ist eines der präsymptomatischen Zustände des Typ-2-Diabetes mellitus (T2DM) und erfordert zur Diagnose einen oralen Glukosetoleranztest (oGTT). Ziele dieser Arbeit waren:
1) die Identifikation einer Metabolitsignatur zur Vorhersage einer IGT,
2) die pathophysiologische Einordnung der bedeutendsten Assoziationen und
3) die Identifizierung von Untergruppen innerhalb der IGT-Population, um so erste
Hinweise auf eine Patientenstratifizierung anhand objektivierbarer Metabolitmarker im
Blut zu erlangen.
Dazu dienten Metabolomdaten basierend auf Massenspektrometrie und Kernspinresonanzspektroskopie von 827 Teilnehmern der Study of Health in Pomerania (SHIP)-TREND. Durch einen targeted und non-targeted Anlayseansatz konnte ein breites Spektrum an Metaboliten erfasst und mithilfe statistischer und bioinformatischer Methoden die Assoziationen zum oGTT-Outcome, zur 2-Stunden Insulinkonzentration und daraus abgeleitet zur IGT, ausgewertet werden. Aus über 100 assoziierten Molekülen konnten beteiligte Stoffwechselwege, wie etwa der Katabolismus von verzweigtkettigen Aminosäuren und Veränderungen im Lipoprotein- und Fettstoffwechsel herausgearbeitet werden. Zudem konnte eine integrative Signatur zur Vorhersage einer IGT abgeleitet werden. Es wurde ein verbessertes IGT-Prädiktionsmodell etabliert, welches auf einer Kombination von Metaboliten und klinischen Merkmalen basiert. Diese Befunde sind jedoch in klinischen Studien zu prüfen. Über Verfahren des maschinellen Lernens konnten zwei Cluster innerhalb der IGT-Population identifiziert werden. Die IGT-Cluster spiegeln möglicherweise unterschiedlich fortgeschrittene IGT-Stadien oder verschiedene Ätiopathogenesen wider. Metabolitsignaturen könnten demnach gegebenenfalls eine frühzeitige Patientenstratifizierung ermöglichen. Somit wären bereits IGT-Patienten einem Risikoprofil zuzuordnen, was eine zuverlässigere T2DM- Risikoprognose erlauben würde. Durch rechtzeitige Präventivmaßnahmen bei IGT-betroffenen Personen könnte die Manifestation eines T2DM unter Umständen verhindert werden.
Die hier vorgestellten Befunde sind jedoch als vorläufig zu betrachten und bedürfen einer Replikation in unabhängigen Studien. Die Subtypen-Klassifizierung sollte idealerweise in einer längsschnittlichen Follow-up-Studie examiniert werden, um eine tatsächliche klinische Relevanz zu belegen. Von besonderer Bedeutung wäre dabei die Untersuchung der IGT-Cluster im Follow-up hinsichtlich eines Ansprechens auf allgemeine Interventionsmaßnahmen wie z.B. Lebensstiländerungen aber auch hinsichtlich einer spontanen IGT-Regredienz oder Progression zu einem T2DM und damit einhergehenden Komplikationen.
Die mit Adipositas assoziierende Insulinresistenz (IR) ist seit Jahren ein Schwerpunkt der medizinischen Forschung. Studien, die entweder computertomographisch oder magnetresonanztomographisch eine Quantifizierung von viszeralem- (visceral adipose tissue, VAT), subkutanem- (subcutaneous adipose tissue, SAT) oder Leberfett (liver fat content, LFC) vornahmen und die Assoziation zu IR untersuchten, suggerierten meistens eine zentrale Rolle für VAT oder LFC. Ferner stellen vom Fettgewebe sezernierte Adipokine eine weitere Verbindung in der Assoziation von Adipositas zu IR dar. Leptin und Vaspin haben bekanntermaßen einen insulinsensitivierenden Effekt und sind somit potenzielle Diagnostik- oder Therapieansatzpunkte. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Assoziationen von VAT, SAT und LFC, quantifiziert basierend auf Ganzkörper-Magnetresonanztomographie, zu IR, Leptin und Vaspin.
Insgesamt wurden 1825 Erwachsene, ohne bekannten Diabetes mellitus, aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) – TREND in die Studien eingeschlossen. Von diesen fielen 981 Probanden in die Insulinresistenz-, bzw. -sensitivitätstestung mittels homeostasis model assessment (HOMA) -IR bzw. ISI(comp) (composite, Matsuda). Eine weitere Subgruppe umfasste 698 Teilnehmer, bei denen Leptin und Vaspinserumspiegel mittels ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) Technik bestimmt wurden. Die Analysen beinhalteten adjustierte Varianz- und Regressionsanalysen. Zur Abschätzung des individuellen Effektes der einzelnen Fettkompartimente auf IR oder Adipokine wurde die Residualmethode angewandt. Letztere zeigte eine starke Assoziation von SAT zu Leptin, unabhängig vom HOMA-IR-Status, aber keine Assoziation von VAT oder LFC zu Leptin. Außerdem wurde eine positive Assoziation zwischen LFC und Vaspin sichtbar, welche maßgeblich durch Probanden mit niedrigen HOMA-IR beeinflusst wurde. In den HOMA-IR und ISI(comp) Analysen konnten positive (HOMA-IR) bzw. inverse [ISI(comp)] Assoziationen zu allen Fettkompartimenten dargestellt werden, die stärksten Beziehungen zeigten jedoch SAT und LFC. Schlussfolgernd konnte eine vorherrschende Rolle für SAT und LFC in Bezug auf Leptin- bzw. Vaspinserumspiegel gezeigt werden. Die Residualanalysen betonten die einflussreiche Wirkung von ektopisch gespeichertem Fettgewebe in der Leber auf Biomarker der IR.
Irisin wurde erstmals im Jahre 2012 von Boström et al. beschrieben [1]. Sie konnten zeigen, dass Irisin nach moderater aerober Belastung durch Myozyten freigesetzt wird. Es wird seitdem als Myokin bezeichnet. Das wachsende Forschungsinteresse ist durch den vermuteten positiven Einfluss von Irisin auf nicht erbliche Erkrankungen begründet.
Auf molekularbiologischer Ebene gehen Forscher von einem positiven Irisin-Effekt auf den Energiestoffwechsel durch Entkopplung der Atmungskette aus. Dieser Prozess ist metabolisch gekennzeichnet durch den Protonengradientenverlust, bei dem Wärme anstatt ATP generiert wird. So führt die Enthemmung der Atmungskette zu einer erhöhten Energiebilanz des gesamten Organismus durch Produktion von Hitze.
Aufgrund der aktuellen Studienlage erscheint es naheliegend, die Zusammenhänge von Irisinkonzentrationen mit den Lipidparametern genauer zu untersuchen. Studien, die diese Assoziationen behandeln, gibt es nur wenige und zeigen ein kontroverses Bild.
Die vorliegende Arbeit untersuchte diese Zusammenhänge, indem der vermutete Zusammenhang zwischen Irisinkonzentrationen und Lipidprofilen an einem großen Studienkollektiv geprüft wurde.
Datengrundlage bildete eine Subgruppe der Study of Health in Pomerania (SHIP-TREND). Es konnten von 430 Männern und 537 Frauen Irisin- und Lipidkonzentrationen analysiert werden. Die Arbeit griff dabei auf verifizierte statistische Methoden (Varianzanalysen, lineare und logistische Regressionsmodelle) zurück. Die Zielvariable Irisin wurde zunächst in 3 Terzile gemäß der gemessenen Konzentration aufgeteilt und im Anschluss in der linearen Regressionsanalysen als Exposure verwendet.
Als zentrales Ergebnis dieser umfassenden Analysen wurde eine signifikante inverse Assoziation zwischen Irisinkonzentrationen und Gesamtcholesterin, LDL-Cholesterin sowie Triglyceriden bei Männern beobachtet. Für Frauen wurde nach Ausschluss der Probanden mit lipidsenkender Medikation der Zusammenhang von hohen Irisinkonzentrationen und geringen Gesamtcholesterinwerten signifikant.
Darüber hinaus wurden bei Männern signifikant höhere Wahrscheinlichkeiten für erhöhte LDL-Cholesterin und Triglyceridwerte in der Gruppe der niedrigen Irisinkonzentrationen, sprich im ersten Terzil gefunden. Diese Ergebnisse wurden auch nach Ausschluss Derer die Lipidsenker einnahmen bestätigt.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass dies die erste Studie ist, die an einem großen Studienkollektiv den Zusammenhang zwischen Irisinkonzentrationen und einem vorteilhaften Lipidprofil statistisch umfassend prüft. Die Ergebnisse legen nahe, dass eine höhere Irisinkonzentration das Risiko für Dyslipidämie-assoziierte Erkrankungen, insbesondere kardiovaskuläre Erkrankungen, senken könnte.
Osteoporose und Atherosklerose wurden lange als unabhängige Erkrankungen mit
gemeinsamen Risikofaktoren betrachtet, jedoch wurde in den letzten Jahren auch ein
unabhängiger Zusammenhang zwischen beiden Erkrankungen postuliert. Bisherige Studien
zur Assoziation zwischen Osteoporose und Atherosklerose sind oft auf postmenopausale
Frauen beschrankt und es gibt es nur wenige Studien, die die Knochengesundheit anhand von Osteosonographiemesswerten beurteilen. Ziel der vorliegenden Arbeit war zu untersuchen, ob es eine unabhängige Assoziation zwischen den Steosonographiemesswerten an der Ferse und der IMT der A. carotis, dem Vorhandensein von Plaques der A. carotis und dem ABI gibt. Grundlage für die Analyse bilden die Daten von SHIP-2 und SHIP-Trend. Multivariate logistische Regressionsmodelle zeigten einen von klassischen kardiovaskularen Risikofaktoren (Hypertonie, Dyslipidamie, Diabetes mellitus) unabhängigen Zusammenhang zwischen den Osteosonographiemesswerten und dem Vorkommen von Plaques der A. carotis bei Männern. Bei Frauen konnte jedoch keine entsprechende Assoziation detektiert werden. Darüber hinaus konnten keine Assoziationen zwischen den Steosonographiemesswerten und der IMT der CCA oder dem ABI in vollständig adjustierten Modellen detektiert werden. IMT und Plaques sind Marker für Atherosklerose, die sich sowohl in ihrer Pathogenese, im Risikofaktorprofil sowie in ihrer Vorhersagefähigkeit fur kardiovaskulare Ereignisse unterscheiden. Plaques stellen dabei den härteren Endpunkt der Atherosklerose dar, was erklären konnte, warum unabhängige Assoziationen zwischen den Osteosonographiemesswerten und Plaques beobachtet wurden aber nicht zur IMT.
Geschlechtsspezifische Unterschiede im Knochenstoffwechsel und der kardiovaskularen
Gesundheit sind denkbare Ursachen für die ausschließlich bei den Männern beobachteten
Assoziationen. Der pathophysiologische Zusammenhang zwischen Osteoporose und
Atherosklerose ist Gegenstand aktueller Forschung. Diskutiert werden u.a. Einflüsse von
Vitamin D, RANK/RANK-L und OPG, MGP, FGF-23 und Klotho, Fetuin A und Cathepsin K.
Während sich die vorliegende Studie durch die große Anzahl an Probanden beider
Geschlechter, einem breiten Altersbereich und einer umfassenden Berücksichtigung von
Confoundern auszeichnet, lasst das querschnittliche Studiendesign keine Ruckschlusse auf
Kausalität der beobachteten Assoziation zu. Weitere Limitationen stellen u.a. die Einnahme
von kardioprotektiver Medikation, die eingeschränkte Vergleichbarkeit mit früheren Studien
aufgrund unterschiedlicher Messmethoden und die Beschränkung der Analysen zum ABI auf
eine Subgruppe dar. Die beobachtete signifikante Assoziation zwischen sinkendem
QUS-basierten SI und dem Vorkommen von Plaques bei Männern weist darauf hin, dass
Männer, die klinische Zeichen einer Osteoporose aufweisen, ein erhöhtes Risiko für
atherosklerotische Erkrankungen, unabhängig von kardiovaskularen Risikofaktoren, wie Alter, BMI, Rauchen, Bewegungsmangel, Diabetes mellitus, Hypertonie und Dyslipidamie haben, sodass diese von einer frühzeitigen Evaluation des atherosklerotischen Risikos profitieren konnten. Insgesamt ist der Zusammenhang zwischen Osteoporose und Atherosklerose komplex und in nachfolgenden Studien wäre es von großem Interesse speziell das männliche Geschlecht in den Fokus zu rucken. Darüber hinaus ist die Betrachtung einzelner Signalstoffe von großem Interesse, um die gegenseitige Beeinflussung beider Erkrankungen tiefgreifender zu verstehen.
Assoziation zwischen YKL-40 und dem Knochenstoffwechsel im Rahmen einer populationsbasierten Studie
(2022)
YKL-40 ist ein Chitinase-ähnliches Protein, welches vom Gen chitinase-3-like protein 1 (CHI3L1) auf Chromosom 1 kodiert wird. Seine genaue Funktion ist bislang weitgehend unbekannt, Studien legen jedoch einen Zusammenhang zwischen YKL-40 und Prozessen des Gewebeumbaus sowie inflammatorischen Reaktionen nahe.
Mit dieser Arbeit wurde erstmals die Assoziation von YKL-40 und der genetischen Variation in CHI3L1 mit Markern der Knochenstruktur und des Knochenumbaus bei erwachsenen Männern und Frauen der Allgemeinbevölkerung untersucht. Die Daten für die Analyse stammen dabei aus zwei Kohorten der Study of Health in Pomerania: SHIP und SHIP-TREND. Zur Charakterisierung der Knochenstruktur wurden quantitative Ultraschall (QUS)-Untersuchungen an der Ferse durchgeführt. Als Knochenumbaumarker (bone turnover markers, BTMs) dienten zum einen das intact amino-terminal propeptide of type I procollagen (PINP), ein Marker für den Knochenaufbau, zum anderen das carboxy-terminal telopeptide of type I collagen (CTX), welches mit dem Knochenabbau assoziiert ist.
Assoziationen zwischen der YKL-40-Plasmakonzentration und den QUS-basierten Parametern, BTM-Konzentrationen sowie 44 single nucleotide polymorphisims (SNPs) wurden bei 382 Probanden untersucht. Adjustierte lineare Regressionsmodelle zeigten eine inverse Assoziation von YKL-40 mit den QUS-basierten Parametern sowie eine positive Assoziation mit CTX bei Frauen. Zwei der untersuchten SNPs waren mit der YKL-40-Konzentration bei Männern und Frauen assoziiert, zwei weitere nur bei Frauen. Nachfolgend wurde die Assoziation zwischen den SNPs und den QUS-basierten Parametern bzw. der BTM-Konzentration in größeren Gruppen aus 5777 bzw. 7190 Teilnehmern untersucht. Nach Korrektur für multiples Testen war jedoch keiner der untersuchten SNPs mit den QUS-basierten Parametern oder BTMs assoziiert.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass die beobachteten Assoziationen zwischen der YKL-40-Konzentration und der Knochenstruktur bzw. dem Knochenumbau aufgrund des fehlenden Zusammenhangs in den genetischen Untersuchungen vermutlich nicht kausal sind. Die Analysen lassen jedoch annehmen, dass erhöhte YKL-40-Konzentrationen die Folge systemischer inflammatorischer Reaktionen sein könnten, welche möglicherweise für einen gesteigerten Knochenumsatz verantwortlich sind.
Aus früheren populationsbasierten Studien ist bekannt, dass IGF-I womöglich einen schützenden Einfluss auf die kardiovaskuläre Gesundheit ausübt, wobei die genauen Wirkmechanismen auf zellulärer Ebene noch nicht identifiziert wurden. Die Endpunkte dieser umfangreichen Studien entsprachen in der Regel definierten kardiovaskulären Erkrankungen. Vor dem Hintergrund der nach wie vor nicht eindeutigen Wissenslage war es das Ziel der hier präsentierten Arbeit, Serumkonzentrationen von IGF-I oder IGFBP-3 in Zusammenhang mit Veränderungen subklinischer kardiovaskulärer Parameter über die Zeit zu untersuchen. Analysiert wurden dazu Daten der populationsbasierten Study of Health in Pomerania (SHIP). In SHIP wurden initial die Serumkonzentrationen von IGF-I und IGFBP-3 ermittelt. Weiterhin wurden bis zu drei Mal, mit mehrjährigen Abständen, die Intima-Media-Dicke der A. carotis communis (IMD) mittels Sonografie untersucht, der linksventrikuläre Massenindex (LVMI) durch Sonografie sowie Kalkulation bestimmt und NT-proBNP als bekannter Herzinsuffizienzmarker quantifiziert. Durch die mehrmaligen Untersuchungen konnten Rückschlüsse auf Veränderungen dieser drei kardiovaskulären Parameter über die Jahre festgestellt und statistisch in Bezug zu den ursprünglichen IGF I- und IGFBP-3-Spiegeln gesetzt werden. Während keine Relationen zwischen IGF-I und dem LVMI entdeckt wurden, waren niedrigere Ausgangskonzentrationen von IGF-I insbesondere bei Frauen mit einer vermehrten Zunahme der IMD assoziiert. Außerdem konnten eine positive Assoziation zwischen IGF I und NT-proBNP bei Frauen sowie eine U-förmige Assoziation zwischen IGF-I und NT proBNP bei Männern detektiert werden. Damit stützt und erweitert die vorliegende Studie zum Teil die überwiegende Annahme ähnlich konzipierter Studien, wonach niedrige IGF-I-Serumkonzentrationen einen eher ungünstigen Einfluss auf das kardiovaskuläre System nehmen. Gleichzeitig legen die hier präsentierten Ergebnisse geschlechtsspezifische sowie endpunktspezifische Unterschiede in Bezug auf Assoziationen zwischen dem IGF-I-System und dem kardiovaskulären System nahe. Da die präsentierte Arbeit nach unserer Kenntnis die erste große populationsbasierte Studie ist, die sich längsschnittlich dem Thema Geschlechterunterschiede widmete, sind diese bisher nicht ausreichend erforscht und erklärt. Insgesamt deuten die Ergebnisse an, dass IGF-I als laborchemischer Biomarker für subklinische kardiovaskuläre Veränderungen interessant sein könnte und dass die Interpretation dieses Laborwerts im Hinblick auf jene Veränderungen in Abhängigkeit vom Geschlecht des Patienten erfolgen sollte.
Das Angiopoetin-Tie Ligand-Rezeptor System spielt eine wichtige Rolle für das Blutgefäßsystem,
wobei es an Gefäßaufbau und -rückbildung, aber auch der Vermittlung dynamischer
Anpassungsprozesse, wie der Permeabilitätsänderung, in Reaktion auf Entzündungsvorgänge,
beteiligt ist. Dem Ang2-Tie-System wird generell ein Einfluss auf Inflammationsprozesse
zugeschrieben und verschiedene Auswirkungen, wie beispielsweise die Steigerung der Bereitschaft
von Monozyten und Granulozyten zur Gefäßwandadhäsion, sind bereits nachgewiesen. Die
Erwägung von Ang2 als Biomarker in Bezug auf inflammatorische Erkrankungen ist somit
naheliegend. Bisherige, meist kleinere Studien basierend auf Patientenkollektiven ergaben
widersprüchliche Resultate hinsichtlich der Assoziationen zwischen Ang2 bzw. Tie2 und
Inflammationsmarkern. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, die Assoziationen zwischen
Ang2 sowie Tie2 und verschiedenen generellen Entzündungsmarkern (hsCRP, WBC, Fibrinogen)
in der Allgemeinbevölkerung zu untersuchen.
Als Datengrundlage dienten die Study of Health in Pomerania-1 (SHIP-1) und die unabhängige
SHIP-Trend Kohorte. Insgesamt wurden Daten von 6624 Teilnehmern herangezogen und mittels
Varianzanalysen und linearen sowie logistischen Regressionsmodellen statistisch ausgewertet. Da
sowohl Hypertonie als auch Diabetes mellitus Einflussfaktoren für Inflammationsmarker und
Ang2-Werte darstellen, wurde neben der Gesamtpopulation auch eine gesunden Subpopulation
ohne Individuen mit Hypertonie und Diabetes mellitus gesondert betrachtet (n = 3195).
Alle drei untersuchten Entzündungsmarker zeigten in der Gesamtpopulation Assoziationen zu
Ang2. Diese Beziehungen blieben mit Ausnahme der Assoziation zu hsCRP auch in der gesunden
Subpopulation bestehen. In Hinblick auf Tie2 konnte lediglich eine konsistente Beziehung zu
Fibrinogen nachgewiesen werden.
Obwohl die Wirkmechanismen hinter den jeweiligen Beziehungen nicht bekannt sind, weist die
vorliegen Studie eine deutliche Verbindung zwischen verschiedenen Markern der Inflammation
und dem Ang2-Tie-System nach. Ang2 ist besonders in der Rolle eines möglichen Biomarkers zur
Diagnose und Prognose schwerwiegender inflammatorischer Erkrankungen im Gespräch. Die
Ergebnisse unserer Studie stützen diese Überlegung. Für Rückschlüsse hinsichtlich eines
Behandlungsansatzes für inflammatorische Erkrankungen basierend auf den Parametern des Ang2-
Tie-Systems sind aber weiterführende Studien, die die ursächlichen Mechanismen für die
gefundenen Zusammenhänge untersuchen, dringend erforderlich.
Übergewicht ist einer der wichtigsten Risikofaktoren für kardiovaskuläre und metabolische
Erkrankungen. Vor allem eine vermehrte Akkumulation von viszeralem Fettgewebe (VAT) im
Vergleich zu subkutanem Fettgewebe (SAT) wird als Hauptursache für Adipositas-assoziierte
Erkrankungen vermutet. In der vorliegenden Arbeit wurden ungerichtete metabolische
Analysen (Metabolomics) verwendet, um metabolische Stoffwechselwege und kleinste
Moleküle zu identifizieren, die mit einer Akkumulation von VAT oder SAT assoziiert sind.
Die Studienpopulation bestand aus 491 Proband:innen ohne metabolische Erkrankungen (192
Männer, 299 Frauen), die im Rahmen einer großen populationsbasierten Studie aus dem
Nordosten Deutschlands intensiv untersucht wurden. Mit Hilfe linearer Regressionsmodelle
wurden die Assoziationen zwischen der mittels MRT quantifizierten Menge der
Fettkompartimente VAT und SAT und dem Metabolom im Plasma und Urin untersucht. Die
Metabolite wurden dabei durch massenspektrometrische Verfahren quantifiziert. Insgesamt
zeigte sich, dass VAT mehr Assoziationen zum Metabolom des Plasmas (54 Metabolite) und
Urins (101 Metabolite) aufwies als SAT (20 Plasmametabolite; 29 Urinmetabolite). Letzteres
metabolische Profil wurde fast vollständig von den zu VAT assoziierten Signaturen überlagert.
Geschlechtsspezifische Unterschiede ließen sich nur bei einem geringen Anteil der
untersuchten Assoziationen identifizieren. Signifikante Assoziationen ließen sich vor allem mit
Fettsäure-Abkömmlingen und Zwischenprodukten aus dem Metabolismus von
verzweigtkettigen Aminosäuren beobachten. Außerdem waren Metabolite signifikant
assoziiert, die einen veränderten Kohlenhydrat- und Kortisol-Metabolismus anzeigen. Darüber
hinaus ließen sich Assoziationen mit Markern aus dem Darm-Mikrobiom abbilden, die
vermutlich einen ungünstigen Lebensstil widerspiegeln. Zudem konnte eine neuartige positive
Assoziation zwischen VAT und den im Plasma gemessenen Gehalt des pharmakologischen
Wirkstoffes Piperin nachgewiesen werden. Alles in allem lassen sich Hinweise bezüglich der
Entwicklung von Adipositas-bezogenen Krankheiten liefern. Die vorliegende Studie stellt somit
die Gesundheit des Metaboloms bei „gesunden“ Personen in Frage und bietet die Möglichkeit,
die Entstehung von Adipositas auf molekularer Ebene zu verstehen. Es sind jedoch
weiterführende Untersuchungen notwendig, um diejenigen Menschen zu identifizieren,
deren Metabolom Auffälligkeiten zeigten und so bereits frühzeitig der Entstehung von
Krankheiten entgegenwirken zu können.
Schilddrüsenhormone haben einen vielfältigen Einfluss auf den Stoffwechselmetabolismus. Die genauen molekularen Mechanismen, die mit Veränderungen der Schilddrüsenhormon-spiegel einhergehen, sind jedoch in vielen Bereichen noch unbekannt. Das Ziel der Arbeit bestand deshalb darin, auf Basis von Daten einer repräsentativen Stichprobe der Allgemein-bevölkerung die Zusammenhänge zwischen den Schilddrüsenhormonen und einem umfang-reichen Metabolitenpanel zu untersuchen, um so weitere Einblicke in die zugrunde-liegenden Ätiologien und Signal-wege zu erhalten.
Von 952 Teilnehmenden der SHIP-Trend-Studie wurden aus Plasma- und Urinproben in einem kombinierten Messverfahren (LC-MS sowie 1H-NMR) sowohl mit ungerichtetem als auch mit gerichtetem Ansatz das Metabolom quantifiziert. Um den Zusammenhang zwischen Thyroxin (fT4), Triiodthyronin (fT3) und Thyreotropin (TSH) mit den identifizierten Metaboliten zu untersuchen, wurden lineare Regressionsmodelle herangezogen. Bei Vorliegen eines signi-fikanten Interaktionseffekts zwischen fT4, fT3 bzw. TSH und dem Geschlecht wurden diese Analysen für Männer und Frauen getrennt durchgeführt. Eine Random-Forest-Analyse wurde angewendet, um die Relevanz phänotypischer Charakteristiken für die individuelle fT4-Konzentration vorherzusagen und die beobachteten Geschlechterunterschiede in den Asso-ziationen zu erklären.
Zwischen TSH und den Metaboliten im Plasma und Urin ließen sich keine signifikanten Assoziationen identifizieren. 106 von 613 Plasmametaboliten waren signifikant mit fT4 assoziiert. Assoziationen zwischen fT4 und den Urinmetaboliten ließen sich hingegen deutlich seltener beobachten (12 von 587). Die Mehrheit der mit fT4 assoziierten Plasmametabolite (n = 84) konnte den Klassen der Lipide und Lipidabkömmlingen zugeordnet werden. Die Analyse unterschiedlicher, mittels 1H-NMR-Spektroskopie quantifizierter Lipoproteinsub-fraktionen zeigte zudem in-verse Assoziationen zwischen der fT4-Konzentration und einer Reihe von großen sowie kleinen LDL- und HDL-Unterklassen auf. Dabei ließen sich auch einige geschlechtsspezifische Assoziationen beobachten. So konnten beispielsweise die Assoziationen zwischen fT4 und den HDL3-Subfraktionen nur bei Männern beobachtet werden. Assoziationen zwischen fT4 und verschiedenen mehrfach ungesättigten sowie gesättigten Fettsäuren waren hingegen nur bei Frauen sichtbar. Die identifizierten Geschlechterunterschiede in den Assoziationen lassen sich vermutlich bei Männern auf einen höheren Alkoholkonsum und bei Frauen auf Vorerkrankungen der Schilddrüse sowie den menopausalen Status zurückführen, denn die genannten phänotypischen Charakteristiken zeigten sich in den Random-Forest-Analysen als wichtige geschlechtsspezifische Faktoren für den individuellen fT4-Spiegel. Assoziationen zwischen fT3 und den Metaboliten im Plasma ließen sich im Vergleich zu fT4 deutlich seltener beobachten (55 von 613). Zudem waren 13 Urinmetabolite signifikant mit fT3 assoziiert. Die mittels 1H-NMR-Spektroskopie durch-geführte Analyse der Lipoproteinsubfraktionen zeigte positive Assoziationen zwischen fT3 und kleinen LDL-Unterklassen auf.
Die vorliegende Studie zeigte eine umfangreiche Signatur von Metaboliten auf, deren Konzentrationen im Plasma mit Serumspiegeln von fT4 und fT3, aber nicht mit TSH assoziiert waren. Somit deutet sie auf die besondere Relevanz von fT4 Spiegeln in der Therapie von Schilddrüsenerkrankungen hin, um eine ausreichende Versorgung peripherer Gewebe mit Schilddrüsen-hormonen zu gewährleisten.
Chemerin ist ein Adipokin, welches unter anderem vom Fettgewebe exprimiert wird und wichtige Funktionen im Rahmen des Fettstoffwechsels übernimmt. Verschiedene klinische Studien konnten Korrelationen zwischen der Chemerinkonzentration im Blut und diversen metabolischen, renalen sowie kardiovaskulären Phänotypen identifizieren. Aufgrund der Verwendung von sehr unterschiedlichen Patientenpopulationen mit häufig kleinen Kollektiven ist die derzeitige Befundlage insgesamt allerdings noch recht widersprüchlich. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, den Zusammenhang zwischen Chemerin und einem breiten Spektrum von inflammatorischen, metabolischen, renalen sowie kardiovaskulären Parametern in einer großen, gut charakterisierten, populationsbasierten Studie zu analysieren und dabei den Einfluss der Fettmasse und anderer Störfaktoren angemessen zu berücksichtigen.
Unter Zuhilfenahme von Methoden der multivariablen linearen und logistischen Regressionsanalyse wurden in dieser Arbeit Daten von 4420 Probanden der SHIP-TREND-Population ausgewertet. Die Analysen zeigten positive Assoziationen zwischen Chemerin und den Inflammationsparametern hsCRP und Fibrinogen. Darüber hinaus konnten positive Zusammenhänge mit dem HbA1c-Wert, dem Nüchterninsulinwert und dem HOMA-IR identifiziert werden. Für den Glukosespiegel ließ sich dagegen kein Zusammenhang mit Chemerin nachweisen. Die Ergebnisse zeigten weiterhin, dass ein hoher Chemerinspiegel mit einem unvorteilhaften Lipid-Profil assoziiert ist. Während eine glockenförmige Assoziation zwischen Chemerin und dem diastolischen Blutdruck vorlag, wurde kein Zusammenhang mit dem systolischen Blutdruck beobachtet. Alle beschriebenen Zusammenhänge waren unabhängig von Unterschieden der Probanden in der individuellen Fettmasse sichtbar. Die Analysen zeigten darüber hinaus, dass ein hoher Chemerinspiegel signifikant mit einer schlechteren Nierenfunktion einhergeht und dass sich dieser Effekt mit zunehmender Fettmasse noch verstärkt. Bezüglich der verschiedenen subklinischen Parameter der Atherosklerose konnte nach vollständiger Modelladjustierung eine inverse Assoziation von Chemerin mit dem ABI sowie eine positive Assoziation mit dem Vorliegen einer Karotisstenose beobachtet werden.
Zusammenfassend zeigen die dargestellten Ergebnisse, dass Chemerin unabhängig von individuellen Unterschieden in der Fettmasse mit einer ganzen Reihe von verschiedenen inflammatorischen, metabolischen, renalen und kardiovaskulären Parametern assoziiert ist. Dementsprechend kann vermutet werden, dass Chemerin auch abseits seiner Funktionen im Fettgewebe wichtige pathophysiologische Prozesse im Körper steuert. Existierende experimentelle Arbeiten liefern erste Hinweise auf die zugrundeliegenden Mechanismen. Das gesamte Funktionsspektrum von Chemerin ist zum jetzigen Zeitpunkt allerdings nicht vollständig geklärt. Die vorliegende Arbeit liefert einen umfassenden Überblick über die epidemiologischen Zusammenhänge der genannten Parameter in einer allgemeinen Bevölkerung und stellt damit eine wichtige Grundlage für weitere Forschungsarbeiten dar. Langfristig ist denkbar, dass Chemerin als diagnostischer Biomarker oder Therapeutikum im klinischen Alltag eingesetzt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Untersuchung konnten die Assoziationen zwischen 25(OH)D und der kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit, sowie der Lungenfunktion und deren potentielle Mediation durch gesundheitsrelevante Einflussfaktoren in einer großen bevölkerungsbasierten Studienpopulation aufgedeckt und bezugnehmend auf die körperliche Leistungsfähigkeit in einer zweiten, unabhängigen, großen Kohorte reproduziert werden. Nicht nur das Erweitern untersuchter Variablen zur Beschreibung von körperlicher Leistungsfähigkeit und Lungenfunktion, im Vergleich zur bisherigen Erkenntnissen, sondern auch der methodische Einsatz der Spiroergometrie zur Datengewinnung stellt eine weitere Stärke vorliegender Studie dar. Komplettierend wurde zudem erstmals eine Mediatoranalyse durchgeführt, um die eventuelle Vermittlung der gefundenen Effekte durch Mediatoren zu überprüfen.
Allerdings sind in der Interpretation der Studienergebnisse Einschränkungen zu berücksichtigen, wie z. B. Ernährungsgewohnheiten (insbesondere vegane Ernährung), die 25(OH)D-Werte beeinflussen können109 und in der vorliegenden Untersuchung nicht berücksichtigt wurden. Trotz enormer Stärken sind die vorliegenden Untersuchungen durch ihr Querschnittsdesign limitiert, welches nicht geeignet ist eine Kausalität der Zusammenhänge aufzuzeigen. Auch wenn ein statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen 25(OH)D und der körperlichen Leistungsfähigkeit, sowie der Lungenfunktion bei gesunden Probanden auf Grundlage der dargestellten Ergebnisse eindeutig ist, sind Längsschnittanalysen wünschenswert, um zu beweisen, dass 25(OH)D ursächlich mit der körperlichen Leistungsfähigkeit und Lungenfunktion in Verbindung steht. Zwar hat eine erst kürzlich erschienene französische Untersuchung gezeigt, dass Vitamin D Werte von Probanden, die im Zeitraum von November bis April unzulängliche Werte aufwiesen, durch eine zusätzliche Gabe von 80.000 internationalen Einheiten (IU) normwertig angehoben werden konnte, ohne dabei überdosiert zu sein110, jedoch fehlen Daten hinsichtlich einer Beeinflussung der körperlichen Leistungsfähigkeit, weswegen zukunftsorientiert anzumerken bleibt, dass weitere interventionelle Studien erforderlich sind, um zu untersuchen, inwieweit eine Vitamin-D-Ergänzung einer Verbesserung der allumfassenden körperlichen Leistungsfähigkeit zuträglich ist und somit zur Gesundheitsversorgung in der allgemeinen Bevölkerung beitragen kann.
GH und sein Hauptmediator IGF-I spielen eine wichtige Rolle im Knochenstoffwechsel. Der Zusammenhang zwischen IGF-I und verminderter BMD bei Osteoporose wurde bereits vielfach untersucht. Insbesondere in Bezug auf eine mögliche geschlechtsspezifische Assoziation wurden allerdings widersprüchliche Ergebnisse gefunden. Zudem gibt es wenige Daten zu QUS-Messungen zur Bestimmung der Knochenqualität und zum IGFBP-3, welches die Bioverfügbarkeit von IGF-I reguliert. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, diese Zusammenhänge in der Allgemeinbevölkerung im Nordosten Deutschlands zu untersuchten. Grundlage für die Analysen der vorliegenden Studie bildeten die Daten von 3.543 Teilnehmern (1.759 Männer und 1.784 Frauen im Alter von 20-79 Jahren) von SHIP-Trend, einer bevölkerungsbasierten Studie in der Region Vorpommern. Von allen diesen Probanden lagen Serum IGF-I und IGFBP-3 Werte ebenso wie Messwerte einer Quantitativen Ultraschallmessung am Calcaneus vor. Geschlechtsspezifische lineare und logistische Regressionsanalysen, adjustiert für Alter, Taillenumfang, Sport, Diabetes mellitus, hsCRP und Menopausenstatus (nur bei Frauen) wurden berechnet. Bei Männern wurden positive lineare Assoziationen zwischen IGF-I, der IGF-I/IGFBP-3 Ratio und den QUS Parametern SOS, BUA und dem Steifigkeitsindex beobachtet, während bei Frauen keine klaren, statistisch signifikanten Assoziationen gezeigt werden konnten. Weiterhin wurde in der logistischen Regressionsanalyse eine inverse Assoziation zwischen den IGF-I-Spiegeln und dem Risiko für eine osteoporotische Fraktur bei beiden Geschlechtern gefunden. Bei Männern konnte nach dem Abfall des IGF-I-Spiegels um eine SD eine um 18% erhöhte Wahrscheinlichkeit für ein mittleres Frakturrisiko, sowie eine um 37% höhere Wahrscheinlichkeit für ein hohes (gegenüber einem niedrigen) Frakturrisiko festgestellt werden. Bei Frauen stieg beim Absinken des IGF-I Spiegels um eine SD die Wahrscheinlichkeit für ein hohes (gegenüber einem niedrigen) osteoporotisches Frakturrisiko um 45%. Für das IGFBP-3 konnten keine Assoziationen mit den QUS Parametern oder dem Risiko für eine osteoporotische Fraktur bei beiden Geschlechtern gezeigt werden.
Insbesondere bei Männer bleibt Osteoporose oft unentdeckt. Die hier aufgezeigten Assoziationen von IGF-I mit dem Steifigkeitsindex und dem QUS-basierten Frakturrisiko könnten helfen, die Anzahl der nicht diagnostizierten Patienten mit Osteoporose, besonders bei Männern, zu senken.
Die vorliegende Studie ist die erste, die den breiten Effekt von IGF-I auf den menschlichen Metabolismus abbildet. Es zeigt sich ein facettenreiches Bild aus IGF-I assoziierten Metaboliten in Plasma und Urin, das die vielfältigen biologischen Effekte von IGF-I repräsentiert. Ein besonderer Befund ist die große Diskrepanz zwischen Frauen und Männern in den metabolischen Profilen von IGF-I, die eine Verbindung zu geschlechtsspezifischen Assoziationen zwischen IGF-I und bevölkerungsrelevanten Erkrankungen darstellen könnte. Zudem konnte der Zusammenhang von IGF-I mit dem Lipidstoffwechsel sowie Peptiden und Aminosäuren bestätigt werden. Für einige dieser Assoziationen gibt es nach aktuellem Forschungsstand bereits molekulare zellbiologische Erklärungsansätze. Viele der detektierten Metaboliten lassen sich in den Zusammenhang zu IGF-I assoziierten Erkrankungen einordnen: beispielsweise Betaine und Cortisol mit kardiovaskulären Erkrankungen, Diabetes, Dyslipiämie und dem Metabolischen Syndrom. Bradykinin und einige Fettsäurederivate sowie Cortisol verbinden IGF-I mit inflammatorischen Prozessen, ihre inverse Assoziation mit IGF-I kann unter anderem zur Erklärung des Zusammenhangs mit endothelialen Entzündungsprozessen wie der Atherosklerose beitragen. Für andere Metabolite ergeben sich Assoziationen zu Wachstum und Zelldifferenzierung, darunter Phospholipide sowie Aminosäure- bzw. Peptidabkömmlinge. Unsere Daten bestätigen den vielfältigen Einfluss von IGF-I auf den menschlichen Metabolismus, wie aus vorherigen Experimentalstudien beschrieben. Die vorliegenden Ergebnisse aus relativ gesunden Probanden erlaubt die Identifikation von IGF-I assoziierten Biomarkern. Warum sich nur für einige spezifische Repräsentanten pro Stoffgruppe signifikante Assoziationen ergeben und welche spezifischen molekularen zellbiologischen Prozesse dem zugrunde liegen, kann hier nicht allumfassend beantwortet werden. Zur weiteren Überprüfung der generierten Hypothesen, zur Klärung der genauen pathophysiologischen Auswirkungen von IGF-I auf den Metabolismus und auch zur Findung neuer Diagnose- und Therapiekonzepte für IGF-I assoziierte Erkrankungen, sind weitere unabhängige, interventionelle und experimentelle Studien erforderlich.