Calcium und Phosphat: ein Duett von Ionen, die für die Knochengesundheit spielen

Der Erwerb und die Aufrechterhaltung von Knochenmasse und -stärke werden durch Umweltfaktoren beeinflusst, einschließlich körperlicher Aktivität und Ernährung. Unter den Mikronährstoffen sind Calcium (Ca) und anorganisches (i) Phosphat (P) die beiden Hauptbestandteile von Hydroxylapatit, dem Knochenmineral, das die mechanische Beständigkeit der organischen Matrix stärkt. Knochen enthält etwa 99% bzw. 80% der gesamten Ca- und P-Versorgung des Körpers. Das Ca / P-Massenverhältnis im Knochen beträgt 2,2, was dem in der Muttermilch gemessenen ähnlich ist. Der erste Schritt der Ca-Pi-Kristallkeimbildung findet in Matrixvesikeln statt, die aus der Plasmamembran osteogener Zellen austreten und in das extrazelluläre Skelettkompartiment wandern. Sie sind mit einem Transportsystem ausgestattet, das Pi in den Matrixvesikeln akkumuliert, gefolgt von dem Zustrom von Ca-Ionen. Dieser Prozess führt zur Bildung von Hydroxylapatitkristall und seiner anschließenden Assoziation mit den organischen Matrix-Kollagenfibrillen. Zusätzlich zu dieser strukturellen Rolle beeinflussen sowohl Ca als auch Pi die Aktivität knochenbildender und knochenresorbierender Zellen positiv. Pi spielt eine Rolle bei der Reifung von Osteozyten, den am häufigsten vorkommenden Zellen im Knochen. Osteozyten sind an der Knochenmineralisierung und der systemischen Pi-Homöostase beteiligt. Sie produzieren Fibroblastenwachstumsfaktor-23, einen hormonellen Regulator der renalen Pi-Reabsorption und der 1,25-Dihydroxy-Vitamin-D-Produktion. Diese Beziehung steht im Einklang mit dem vor einigen Jahrzehnten vorgeschlagenen Konzept einer Knochen-Nieren-Verbindung in der Pi-Homöostase. Im Gegensatz zu ihrer engen Assoziation bei der Knochenbildung und -resorption sind Ca- und Pi-renale Reabsorptionsprozesse unabhängig voneinander, angetrieben durch unterschiedliche molekulare Maschinen. Die ausgeprägte Nierenkontrolle hängt mit den verschiedenen extraskeletalen Funktionen zusammen, die Ca und Pi im Zellstoffwechsel spielen. Sowohl auf renaler als auch auf intestinaler Ebene wurden Wechselwirkungen von Ca und Pi dokumentiert, die wichtige Auswirkungen auf den Erwerb und die Aufrechterhaltung der Knochengesundheit sowie auf das Osteoporosemanagement haben. In der Niere verbessert eine erhöhte Pi-Aufnahme die Ca-Reabsorption und das Ca-Gleichgewicht. Während des Wachstums und im Erwachsenenalter führt die Verabreichung von Ca-Pi in einem Verhältnis nahe dem von Milchprodukten zu positiven Auswirkungen auf die Knochengesundheit. Im Gegensatz dazu können sie, wenn sie getrennt als pharmazeutische Salzergänzungen eingenommen werden und somit große Unterschiede zwischen Ca- und Pi-Konzentrationen im Darmlumen hervorrufen, nachteilige Auswirkungen auf die Knochengesundheit haben. Bei osteoporotischen Patienten, die mit anabolen Wirkstoffen behandelt werden, scheint ein Ca-Pi-Präparat dem Carbonat- oder Citrat-Ca-Salz vorzuziehen. Zusammenfassend stellen Ca und Pi ein Schlüsselduo für den angemessenen Erwerb und Erhalt von Knochenmineralien während des gesamten Lebens dar. Außerhalb des Skeletts werden ihre wesentlichen, aber unterschiedlichen physiologischen Funktionen durch spezifische Transporter und Hormonsysteme gesteuert, die auch dazu dienen, die angemessene Versorgung mit Ca und Pi für die Knochengesundheit sicherzustellen. Wichtige Lehrpunkte: Knochen enthält etwa 99% bzw. 80% der körpereigenen Versorgung mit Ca bzw. P als Hydroxylapatit und hat ein Ca / P-Massenverhältnis von etwa 2,2, nahe dem in der Muttermilch gemessenen. Der erste Schritt der Ca-Pi-Kristallkeimbildung findet in Matrixvesikeln statt, die aus der Plasmamembran osteogener Zellen austreten. Zusätzlich zu ihrer strukturellen Rolle beeinflussen sowohl Ca als auch Pi knochenbildende und knochenresorbierende Zellen. Es gibt eine Knochen-Nieren-Verbindung in der Pi-Homöostase, in der Fibroblastenwachstumsfaktor-23, ein Molekül, das von Osteozyten produziert wird, scheint eine zentrale Rolle zu spielen. Im Gegensatz zu ihrer engen Assoziation während der Knochenbildung und -resorption sind sowohl intestinale als auch renale Ca- und Pi-Prozesse unabhängig voneinander. Beobachtungs- und interventionelle Studien legen nahe, dass Ca-Pi-Salz oder Milchprodukte positive Auswirkungen auf den Knochenaufbau und -erhalt haben können.