L-Arginin und L-Lysin Eine italienische Gruppe untersuchte an 40 Patienten den klinischen Effekt von Arginin, Lysin und Laktose auf die altersbedingte Osteoporose. Ein Teil der Patienten wurde mit Carbocalcitonin bzw. mit einem Carbocalcitonin verbundenen Komplex i. m. behandelt [9]. Gemessen wurde Knochendichte (Basalwert und nach 6 Monaten) sowie Knochenschmerz, Betäubungsmittelaufnahme, Serumcalcium, Phosphat, Alkalische Phosphatase, Osteocalcin und Parathormon. Zusätzlich wurde die Ausscheidung von Calcium und Hydroxyprolin im Urin gemessen. In der mit Arginin-Lysin-Laktose-Mischung behandelten Gruppe zeigten sich eine Zunahme der Knochendichte, Rückgang des Schmerzempfindens und ein signifikanter Rückgang des Parathormonspiegels im Serum sowie der Hydroxyprolinausscheidung im Urin. Diese verbesserten Parameter wurden vermutlich durch die gesteigerte intestinale Calciumabsorption, gesteuert durch Lysin und Lactose, hervorgerufen. Aus diesen Zusammenhängen lässt sich ableiten, dass die Zufuhr spezifischer Aminosäuren: 1.) den Calciumstatus 2.) den Insulin-Like-Growth- Faktor 3.) die Kollagen-Typ I Synthese sowie die Osteoblastenaktivität 4.) die NO-Produktion und die Anregung des Knochenstoffwechsels beeinflusst. Interessanterweise wird ein ähnlicher Effekt wie der des NO-Einflusses auf Osteoblasten in der Supplementierung von Östrogenen vermutet. Östrogene weisen in vitro eine Stimulierung der Wachstumshormonsekretion, der <strong>osteo</strong>blastischen IGF-I-Produktion und der Osteoblastenproliferation auf. Östrogene erhöhen ebenfalls die basale NO-Abgabe in Endothelzellen, ähnlich dem physiologischen Effekt der Aminosäure Arginin [8]. L-Arginin und L-Lysin Die Aminosäure Arginin sowie die Kombination von Lysin und Arginin wurde ebenfalls in vitro untersucht und präsentierte in der Kombination signifikante Anstiege spezifischer Knochenstoffwechselparameter. Hierbei wurden die genetische Expression der Enzymaktivität der Alkalischen Phosphatase (als Marker einer hohen Osteoblastenaktivität), Osteocalcin und die Bildung von Typ-I-Kollagen sowie die NO-Produktion und Zellproliferation untersucht. Die Knochenzellen wurden mit (A) Lysin, (B) Arginin, (C) Lysin und Arginin inkubiert – einschließlich einer Kontrollgruppe (D). Grafik 1 verdeutlicht die Ergebnisse dieser Studie. Bei der Behandlung allein mit Lysin erwiesen sich keinerlei positive Effekte verglichen mit der Kontrollgruppe (D). Die Gruppen (B) und (C) zeigten eine deutliche Verbesserung knochenstoffwechseltypischer Messparameter. Die Gruppen (A) und (D) zeigten keine Verbesserung. Calcium und Vitamine bei Osteoporose Der Calciumhaushalt wird vor allem durch die beiden Hormone Parathormon (PTH) und Calcitonin geregelt. PTH regelt die Bereitstellung von Calcium. Bei einem Absinken der normalen Calciumkonzentration im Blut erfolgt die Ausschüttung von PTH aus der Nebenschilddrüse. Hierdurch wird Vitamin D aktiviert, das synergistisch mit PTH fungiert und die Bildung des calciumbindenden Proteins in der Darmschleimhaut induziert. Dieses Protein ist für den aktiven Transport von Calcium durch die Darmmukosa notwendig. Des Weiteren bewirkt PTH eine erhöhte Freiset<strong>zu</strong>ng von Calcium aus den Knochen. In der Niere wird folglich bei einer erhöhten PTH-Konzentration im Blut die tubuläre Rückresorption von Calcium gesteigert, um den natürlichen Calciumverlust über den Urin so gering wie möglich <strong>zu</strong> halten. Durch diesen, über PTH gesteuerten Mechanismus wird der verminderte Blutcalciumspiegel wieder angehoben. Vitamin D ist vor allem für den Erhalt der Homöostase zwischen Calcium und Phosphat verantwortlich. Die klassischen Zielorgane sind hierbei die Knochen und die Niere. Neben der Calciumresorption aus dem Darm, welche über das spezifische calciumbindende Protein erfolgt, ist Vitamin D ebenfalls für die Knochendemineralisierung <strong>zu</strong>ständig. Dies bedeutet, Vitamin D stellt für den Organismus bei erniedrigtem Calciumspiegel Calcium bereit, indem es in den Nieren die Calciumrückresorption und die Phosphatausscheidung beeinflusst. Ein steter Mangel an Calcium und Vitamin D3 würde dem<strong>zu</strong>folge – neben weiteren pathologischen Veränderungen (bspw. wird durch die entstandene Hypocalcämie die PTH-Sekretion stimuliert, wodurch wiederum die tubuläre Rückresorption von Phosphat blockiert und die Konversion von 25- Hydroxyvitamin D in 1,25-Dihydroxycholecalciferol stimuliert wird) – <strong>zu</strong> einem Rückgang der Knochendichte führen [11]. Gemäß den DVO-Leitlinien 2009 für die Osteoporose und- Frakturprophylaxe sollten täglich 1.000 mg Calcium mit der Nahrung <strong>zu</strong>geführt werden. Falls diese geringer ist, sollte durch Supplemente ergänzt werden. Begleitend ist eine täglich orale Gabe von 800 - 1.000 IE Vitamin D <strong>zu</strong> empfehlen [12]. Einfl uss von L-Lysin und L-Arginin auf den Knochenstoffwechsel [12] 6 Aminosäuren bei Osteoporose Calcium und Vitamine bei Osteoporose 7 Gesunde Osteoblasten Osteopenische Osteoblasten L-Arginin Signifikante q der Kollagen-I-Synthese Signifikante q von Osteocalcin Signifikante q der Kollagen-I-Synthese nach 7 Tagen Signifikante q von Osteocalcin nach 7 Tagen Grafi k 1 L-Lysin und L-Arginin Signifikante q der NO-Synthese Signifikante q der Kollagen-I-Synthese Signifikante q der NO-Synthese nach 7 Tagen Signifikante q der Kollagen-I-Synthese nach 7 Tagen Gesunde Osteoblasten Osteopenische Osteoblasten