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Osteoporose und Ernährung

ÖÄK Diplom ErnährungsmedizinInnsbruck16.4.2010

Univ.-Prof. Dr. Rudolf GasserKlinik für Innere Medizin I

Medizinische Universität Innsbruck

Osteoporose und Ernährung

• Knochengesundheit - Überblick• Obst, Gemüse, basenreiche Kost• Kalziumstoffwechsel, Kalzium-Bedarf,

Kalzium in Lebensmitteln, Förderung und Hemmung der Kalziumresorption

• Vitamin D und Kalzium• Proteinzufuhr• Alkohol• Zusammenfassung

Voraussetzung für „Knochengesundheit“

und optimale Knochenmasse:

• Normales Körpergewicht ( BMI > 20kg/m² )• Ausgewogene Mischkost mit

ausreichender Versorgung an Kalzium, Vitamin D und Proteinen

• Ausreichend Bewegung, Training, Sonnenlichtexposition

• Meiden von Toxika(Nikotin- und Alkoholabusus)

Obst, Gemüse, basenreiche Kost

• Epidemiologische Studien sprechen für eine basenreiche Ernährung mit frischem Obst und Gemüse zum Erhalt der Knochengesundheit

• Gehalt an Vitamin K und Spurenelementen ( z.B. Silizium ) bedeutsam

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Basische Kost

• Stark basenbildend: Gemüse, Salat, Kartoffeln, Obst, Citrat, Kalzium, Kalium (z.B.:Aprikosen), Magnesium

• Leicht basenbildend: Trockenobst, Milch, Pilze

• Säure-Basen-neutral: naturbelassenepflanzliche Fette, Öle, Butter

• Schwach säurebildend: Sahne, Quark, Vollkornprodukte, Nüsse

• Stark säurebildend: Fleisch, Wurst, Fisch, Eier, Käse, Zucker, Süßwaren, Limonaden und Cola, Weißmehl, Kaffee, Alkohol,

Täglich notwendige Kalziummenge

• Kinder ab 1 Jahr 800 mg• Kinder u. Jugendliche 1000 – 1200 mg• Erwachsene 1000 – 1200 mg• Schwangere, Stillende 1500 mg• Ältere Menschen 1500 mg

Calcium : Phosphat = 1 : 1.5

Kalziumversorgung

Deutschland: Durchschnittlich580 – 640 mg Kalzium täglich

pro Kopf der Bevölkerung

Calcium : Phosphat = 1 : 10 (20)

In Österreich 569 mg Kalzium täglich ( Kudlacek S et al. 2003 )

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Kalziumhältige Lebensmittel

200 ml Milch 240 mg Ca150 g Joghurt 170 mg Ca200 g Speisequark 130 mg Ca60 g Emmentaler 612 mg Ca60 g Gouda 490 mg Ca60 g Edamer 475 mg Ca60 g Camenbert 342 mg Ca

Kalziumhältige Lebensmittel

200 g Grünkohl 424 mg Ca200 g Broccoli 220 mg Ca200 g Lauch 240 mg Ca200 g Fenchel 218 mg Ca

1l Mineralwasser 200 – 600 mg Ca

Kalziumhältiges Mineralwasser (D) (Kalziumgehalt > 150 mg/L)

Bad Dürrheimer Johannisquell 350Bad Mergentheimer Karlsquell 810Gerolsteiner Sprudel 348Luisen-Brunnen 344Obernauer Löwensprudel 601Staatl. Bad Kissinger Maxbrunnen 540

Zusätzlich Natriumgehalt beachten bei HypertonusWasser löst Säuren und Schlackenstoffe

Kalziumgehalt einiger österreichischer Mineralwässer

Gasteiner 29,5 mg/ LVöslauer 112,3 mg / LGüssinger 114,6 hg / LRömerquelle 146,4 mg / LAlpquell 250,9 mg / L

>150 mg/ L: Astoria, Juvina, Peterquelle, Preblauer

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Förderung der Kalziumresorption

Vitamin DMilch, Hefe, Fisch (Seefisch), Lebertran, Eigelb

Bewegung im Freien (30 Minuten tgl.)September bis April: Sonne steht zu tief –kein ausreichendes UV B - Licht

Förderung der Kalziumresorption

Vitamin CFrisches Obst, Gemüse

( + Osteoblastenstimulation, Kollagenreifung)

Vitamin KGrünes Gemüse, Salate

( + Kalziumeinbau in die Knochenmatrix, γ-Carboxylierung von Osteocalcin )

Förderung der Kalziumresorption

Milchzucker Milch, Milchprodukte

Vorsicht: Lactasemangel, Milcheiweißallergie

Hemmung der Kalziumresorptiondurch

PhosphatOxalsäurePhytinsäureZuviel tierisches Eiweiß

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Hemmstoff PhosphatCalcium : Phosphat maximal 1 : 1.5

Phosphat ist in fast allen Lebensmittelnenthalten; vor allem in:

Wurstwaren, Schmelzkäse, Colagetränken, Limonaden (Softdrinks)Backpulver, FertiggerichteZusatzstoffe 338 - 341, 450 a - c

Hemmstoff OxalsäureUnlöslicher Calciumoxalat-Komplex

Rhabarber, Spinat, Mangold, Rote Beete,Kakao, Schokolade, Schwarzer Tee

Hemmstoff PhytinsäureUnlöslicher Komplex mit Calcium

Enthalten im GetreidekleberKleie, besonders Haferkleie, ungeschrotetes Korn

Hemmstoff tierisches Eiweiß

Fleisch, Wurstwarenim Übermaß

(Vegetarische) Mediterrane Kost zu bevorzugen !

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FörderungCalciumausscheidung

Kaffee, Schwarztee,AlkoholStarke Säurebildner

Kochsalz (Natrium- und Kalziumausscheidung gekoppelt )

Vitamin D, Kalzium, Osteoporose

GrundlagenVitamin D ist für die intestinale Resorption von

Kalzium essentiellMangel an Vitamin D führt zu gesteigerter

Freisetzung von Parathormon und erhöhter Knochenresorption

Klinische KonsequenzenVitamin-D-Mangel ist mit einem erhöhten

Knochenfraktur-Risiko assoziiert

Vitamin D Vitamin D -- NomenklaturNomenklatur

Calciferol Cholecalciferol, Vit. D 3 (Haut, UV-B)Ergocalciferol, Vit. D 2 ( Pflanze, UV-B )

↓ Leber (substratabhängig)

25(OH)Vitamin D ( Calcifediol )↓ Niere (bedarfsabhängig)

1α,25 (OH)2 Vitamin D ( Calcitriol)

↑ Leber ( 25 Hydroxylierung )

1α (OH) Vitamin D ( Alphacalcidol, synthetisch )

RG 10

25(OH) Vitamin D im Serum25(OH) Vitamin D im Serumzur Erfassung des Vitamin Dzur Erfassung des Vitamin D--StatusStatus

ng/ml nmol/l

Normal ≥ 30 ≥ 75

D-Insuffizienz 20- 29 50 – 74

D – Defizienz <20 <50

modifiziert nach Holick, 2008

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Vitamin D Vitamin D —— CalcitriolCalcitriol (1,25(OH)(1,25(OH)22D)D)

Gebildet durch mehrfacheHydroxylierung von Vitamin D in Leber und NierenBiologisch aktive Form von Vitamin DUm das 1000fache aktiverals Vitamin D3 oder D2

Übermäßige Aufnahmekann zu Toxizität führen: Hyperkalzämie, Hyperkalzurie und Hyperphosphatämie

Adaptiert nach Parfitt AM et al Am J Clin Nutr 1982;36:1014–1031; Guyton AC and Hall JE. In: Textbook of Medical Physiology, 10th ed. Philadelphia, Pa: WB Saunders, 2000:899–915; Rocaltrol® capsules and oral solution. Physician’s Desk Reference®. 58th ed. Montvale, NJ: Thomson PDR. 2004:2935–2937; ChemIDplus Advanced. Chemical structure for calcitriol. Available at: http://chem.sis.nlm.nih.gov/chemidplus. Accessed on 9/18/04.

HO

CH2

CH3

CH3

CH3

OH

HO

CH3

ProduktionProduktion von Vitamin Dvon Vitamin D

Adaptiert nach Holick MF Osteoporos Int 1998;8(suppl 2):S24–S29.

Haut

Leber

Niere

NahrungVitamin D3Vitamin D2

Darm

Knochen

ProD3 PreD3 Vitamin D3

25(OH)D

1,25(OH)2DPTH (+)

UV-Licht

Sonne

(+) Niedriges PO4³–Erhöhungder Calcium-

und Phosphor-aufnahme

Mobilisierungder Calcium-

reserven

Aufrechterhaltung der Serumspiegel von Calcium und Phosphor

Stoffwechselfunktionen Knochengesundheit Neuromuskuläre Funktionen

Kalziumabsorption bei verschiedenen Serum Vitamin D SpiegelnKalziumabsorption bei verschiedenen Serum Vitamin D Spiegeln

HD06HD06Heaney RP; J Heaney RP; J SteroidSteroid BiochemBiochem MolecMolec BiolBiol 2005; 97:132005; 97:13--1919

Schnitt Altersheimpatienten

SekundSekundäärer Hyperparathyreoidismus rer Hyperparathyreoidismus bei bei öösterreichischen Heimbewohnernsterreichischen Heimbewohnern

HD HD

PTH

iPT

Hi ((

pgpg/m

l)/m

l)

Vitamin D (ng/ml)Vitamin D (ng/ml)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

00 1010 2020 3030 4040 5050

n=1122n=1122

Dobnig et al. J Dobnig et al. J ClinClin Endocrinol Endocrinol MetabMetab. 2006; 91(9):3355. 2006; 91(9):3355--6363

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QuellenQuellen ffüürr Vitamin DVitamin D (1)(1)

Sonneneinstrahlung ( UV-B Strahlung, 290-315 nm ) bewirkt endogene Produktionvon Vit D in der Haut

- Wichtigste Quelle für Vitamin D, deckt den täglichenBedarf des Körpers zum Großteil ab

- Die Vitamin-D-Synthese ist von Jahreszeit, Dauerder Sonneneinstrahlung, verwendetemSonnenschutz, Alter und Hautpigmentierungabhängig

RG 10

QuellenQuellen ffüürr Vitamin DVitamin D (2)(2)

Aufnahme mit der Nahrung

- Von untergeordneter Bedeutung für Vitamin D, ca.100 IE/Tag (Österreich, Kudlacek 2003)

- Vitamin D liegt außer in fettem Fisch, Eiern und aufbereiteten Milchprodukten in der Nahrung nur in geringem Maße vor

Nahrungsergänzungsmittel, Multivitaminpräparate, Vitamin D-Supplementation

RG 10

Vitamin D Quellen fVitamin D Quellen füür den Menschenr den Menschen

HD08HD08

Oleovit D3

Lebertran 1 TL Lebertran 1 TL 1360 IE1360 IELachs (1 Port)Lachs (1 Port) 360 IE360 IEThunfisch (1 Port)Thunfisch (1 Port) 200 IE200 IEMilch (angereichert) 1 Milch (angereichert) 1 cupcup 100 IE100 IEMargarine (angereichert) 1 TL 60 IE Margarine (angereichert) 1 TL 60 IE Ei (im Eigelb) Ei (im Eigelb) 20IE20IELeber, Rindfleisch (gekocht) 15 IELeber, Rindfleisch (gekocht) 15 IESchweizer KSchweizer Kääse (1 Port) 12 IEse (1 Port) 12 IE

Vitamin D Vitamin D –– Osteoporose Osteoporose -- FrakturFraktur

1) Vitamin D → Erhalt der Knochenfestigkeit2) Vitamin D → neuromuskuläre Koordination3) Vitamin D-Mangel: Therapien ineffizient (z.B.

Bisphosphonate, Parathormon)4) Vitamin D-Mangel: Muskelaufbautraining ineffektiv

Vitamin D-Mangel :↑ Frakturrisiko, ↑ SturzrisikoMedikamentöse und PhysikalischeTherapie vermindert wirksam

RG 10

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VitaminVitamin--DD--Status und Status und CalciumhaushaltCalciumhaushaltSerumcalcium*

D+(n=24)

D–(n=24)

mg/

dl

0,0

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

Nüchtern-PTH

D+(n=24)

D–(n=24)

pg/d

l

0

10

20

30

40

50

Calcium Resorption*

D+(n=24)

D–(n=24)

0

1

2

3

4

5+4%

–17%+65%

*p<0,001D=25(OH)DAdaptiert nach Heaney RP et al J Am Coll Nutr 2003;22:142–146.

AU

C (m

g•hr

/l)

Serum Vitamin D Werte Serum Vitamin D Werte --Studien mit Studien mit äälteren Personen in lteren Personen in ÖÖsterreichsterreich

HD HD

1010 2020 3030 4040 5050 6060 7070 8080

VitVit D StatusD Status

Deficiency

Deficiency

Dobnig et al. SOSDobnig et al. SOS--HIP HIP (N=1122)(N=1122) >70J institutionalisiert (>70J institutionalisiert (JCEM 2007)JCEM 2007)

>60J >60J (N=65)(N=65)

Pfeifer et al. >70J Pfeifer et al. >70J (N=242)(N=242) ambulant, ambulant, Sommer Sommer (OPO (OPO IntInt 2008)2008)

Vitamin D (ng/ml)Vitamin D (ng/ml)

PTH

KudlacekKudlacek et al. (et al. (Eur J Eur J ClinClin Invest 2003)Invest 2003)(ambulant, im Winter/Fr(ambulant, im Winter/Früühling)hling)

4040--60J 60J (N=357)(N=357)

<40J <40J (N=222)(N=222)

Insufficiency

Insufficiency

12.512.5 2525 5050nmol/Lnmol/L

>30% 15-30% 15%

7575

Vitamin D und KnochenstoffwechselVitamin D und KnochenstoffwechselFunktion von Funktion von CalcitriolCalcitriol

Gewährleistet ausreichende Konzentration von Ca und PO4 im Blut (Ca- und PO4 Absorption aus dem Darm, Ca-und PO4 Rückresorption in der Niere )Senkung des PTH-Spiegels direkt über Vit. D-Rezeptoren in der Nebenschilddrüse und indirekt durch Anstieg des Plasma-CalciumsStimulation der Osteoblasten und Mineralisierung der organischen MatrixCalcitriol in hoher Konzentration stimuliert Knochenresorption, bewirkt Hyperkalziämie und Hyperkalziurie

RG 10

Vitamin D Mangel in der Vitamin D Mangel in der PathogenesePathogeneseder Osteoporoseder Osteoporose

1) Im Alter: Vitamin D-Mangel häufig ( Ernährungsgewohnheiten, geringe Lichtexposition, ↓ Syntheseleistung in der Haut) abnehmende Calcitriolbildung durch ↓ Nierenfunktion verminderte Vitamin D – Wirkung im Darm: Verminderte Kalzium-Absorption → Kalzium-Defizit

2) Subklinischer Vitamin D – Mangel / Kalzium - Defizit bedingen milden sekundären Hyperparathyreoidismusohne klassische Osteomalazie→ Mobilisierung von Kalzium aus dem Knochen -Abnahme der Knochendichte

RG 10

10

NHANES III und Zusammenhang zwischen NHANES III und Zusammenhang zwischen BMD und BMD und SerumSerum--VitaminVitamin D SpiegelD Spiegel

HD06HD06

Q1

Q2 (2.4%)Q3 (2.7%)

Q4 (3.6%)Q5 (4.0%) Kaukasier

Mexican Am.

African Am

Bischoff HA, Bischoff HA, Am J Med 2004; 116: 634Am J Med 2004; 116: 634--639639

ZusammenhangZusammenhang zwischenzwischen 25(OH)D und 25(OH)D und FunktionFunktion der der unterenunteren GliedmaßenGliedmaßen

4100 ambulante Patienten in NHANES III*

60 bis ≥90 Jahre

2,4 -Meter-Gehgeschwindigkeitstest

LOWESS** Regressionsschätzung

*NHANES=National Health and Nutrition Education Survey; LOWESS=locally weighted regression plotAdaptiert nach Bischoff-Ferrari HA et al Am J Clin Nutr 2004;80:752–758.

Serumspiegel 25(OH)D (ng/ml)0 8 16 32 48 64

Geh

zeit

(Sek

.)

24 40 563,5

4

4,5Referenz-bereich

Verbesserung der Funktionder unteren Gliedmaßen

Medikamentöse BasistherapieMedikamentöse Basistherapiebei Osteoporosebei Osteoporose

OsteoporoseOsteoporose, Prävention & Therapie, Prävention & Therapie

Konsensus Konsensus ÖsterrÖsterr. Ärztezeitung 8/2007. Ärztezeitung 8/2007

Kalzium: 500 - 1000 mg / Tag (Ca-Ionen)

Vitamin D 3 400 – 2000 IE / Tag

RG 10/08

WirkungWirkung einereiner Supplementation Supplementation mitmitVitamin D und Calcium auf Vitamin D und Calcium auf SturzrisikoSturzrisiko

122 Frauen

Alter: 63–99 Jahre

Randomisierte, doppelblinde, kontrollierte Studie– Calcium 1200 mg/Tag– Calcium 1200 mg/Tag

+ Vitamin D 800 IE/Tag

Dauer 12 Wochen

Mittlere Serumkonzentration von 25(OH)D bei Studienbeginn12 ng/ml

Frauen in Pflegeheimen

Adaptiert nach Bischoff HA et al J Bone Miner Res 2003;18:343–351.

Nur Calcium (n=44)

Calcium + Vitamin D

(n=45)

Stur

zris

iko

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

–49%

Reduktion der Stürze

p=0,01

11

NahrungsergänzungNahrungsergänzung mitmit Vitamin D Vitamin D senktsenkt FrakturrisikoFrakturrisikoErgebnisse einer klinischen

Studie:5-jährige, randomisierte, doppelblinde, kontrollierteStudien=2686Alter 65–85 JahreVitamin D = 100.000 IE einmal alle 4 Monate(entspricht 800 IE/Tag)Männer und Frauen, die im normalen Umfeldlebten

Adaptiert nach Trivedi D et al BMJ 2003;326:469.

Rel

ativ

es F

rakt

urris

iko

(Hüf

te, H

andg

elen

k,

Unt

erar

m, W

irbel

säul

e)

–33%

Unbehandelt(n=1341)

Behandelt(n=1345)

p=0,02

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Hüftfrakturrisiko und geschätzte Vitamin D EinnahmeHüftfrakturrisiko und geschätzte Vitamin D Einnahmein großen Studienin großen Studien

HD06HD06Bischoff-Ferrari HA, OPO Int 2007 epub

Vitamin D Vitamin D SupplementationSupplementationZusammenfassungZusammenfassung

Zur Sturz- und Frakturprophylaxe anzustreben:25(OH)Vitamin D-Spiegel von > 30 ng/ml bzw. >75nmol/l800 IE VitD tgl. Minimum zur Frakturprophylaxe empfehlenswert bis 2000 IE Vit D tgl.Verbesserung der Adherence durch größere Gaben von Vit D intermittierend ( z.B. 100000 IE / 4 Monate =~ 830 IE tgl. )Höhere einmalige Dosis zu Therapiebeginn bei ausgeprägtem Vit D-Mangel ( 100000 – 200000 IE )

modifiziert nach H Bischoff-Ferrari 2007, Osteoporos Int

RG 10

Proteinzufuhr

• Ausreichende Proteinzufuhr (0.8 – 1g/kg/Tag) für Entwicklung, Wachstum und Erhaltung des Skeletts in jedem Alter notwendig

• Vegetarier / Veganer haben keine verminderte Knochendichte gegenüber Personen mit Mischkost

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Proteinzufuhr

• Übermässige (tierische) Proteinzufuhr (2g/kg/Tag) kann zu reduzierter Knochendichte und höherer Hüftfrakturinzidenz führen

• Ursachen: erhöhte Säurebildung, erhöhte renale Säureausscheidung, erhöhte renaleKalziumausscheidung, Hemmung der Kalziumresorption

• Studien z.T. kontrovers

Proteinzufuhr – IGF I

• Proteinzufuhr beeinflusst die hepatische Produktion und die Wirksamkeit von Insulin-like growth factor I (IGF-I) und damit das GH / IGF-I System

• Wesentliche Bedeutung für den Knochenanabolismus

Risikofaktoren für die Abnahme der Knochenmineraldichte

beim alkoholabhängigen Patienten

• Nikotinkonsum• Mangelnde UV-Exposition durch sozialen

Rückzug• Mangelnde physische Aktivität• Niedriges Körpergewicht durch schlechte

Ernährung• Verminderte Protein- und

Kalziumaufnahme/Malnutrition• Leberzirrhose• Andere Komorbiditäten• Alkohol/Ethanol direkt toxisch (?)

Ernährung und KnochengesundheitZusammenfassung (1)

Body mass Index > 20 kg / m²

Basenreiche Kost, Obst, Gemüse

Kalzium: 1000 – 1500 mg / TagMilch, Milchprodukte, grüne Gemüse,

MineralwasserKalzium - Phosphat in ausgewogenem VerhältnisKalziumresorptionshemmer beachten

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Ernährung und KnochengesundheitZusammenfassung (2)

Vitamin D: 800 – 1200 IE / TagZiel: 25OH Vit D-Spiegel >30 ng/ml bzw. >75 mmol/lBildung in der Haut durch UV-B-Strahlung bei

SonnenexpositionErnährung: Seefisch, Milchprodukte

Proteinzufuhr: 0,8 – 1 g / kg / Tag

Genussmittel reduzieren ( Alkohol, Zucker )

Herzlichen Dank

für Ihre

Aufmerksamkeit