Willkommen zum Spiel “Building Better Bones” auf der Scientifica 2021! Am Labor für Knochenbiomechanik der ETH Zürich wollen wir Ärzten helfen, die beste Behandlung für Patienten mit Knochenerkrankungen auszuwählen. Mit Hilfe von Computersimulationen wollen wir vorhersagen, was bei jeder Behandlung mit dem Knochen des Patienten passieren wird.
Lange Knochen bestehen aus kortikalem und trabekulärem Knochen. Man könnte meinen, dass Knochen ein statisches und starres Gewebe ist, aber in Wirklichkeit ist es ein sehr aktives Gewebe, das sich an seine Umgebung anpassen kann. Der Knochen kann sich mithilfe von drei Arten von Zellen selbst umbauen: Osteoblasten bilden neuen Knochen, Osteoklasten resorbieren Knochen und Osteozyten steuern den Prozess. Die Umbauaktivität ist im trabekulären Knochen viel höher. Im Laufe von 7-10 Jahren wird das Äquivalent der Knochenmasse des gesamten Körpers umgebaut!
Im folgenden Spiel bitten wir Euch um Eure Hilfe bei der Behandlung zweier Patienten mit Krankheiten, die die Knochendichte und damit die -gesundheit beeinträchtigen:
Matthias hat Diabetes und Mary hat Osteoporose und beide sind gefährdet, sich den Arm zu brechen. Derjenige, der die beste Behandlung und das beste Trainingsprogramm findet, um die Knochendichte zu maximieren, gewinnt einen Preis!
Wir beginnen mit CT-Scans der Armknochen von Matthias und Mary, sowie Messungen der Resorption und des Aufbaus, die über einige Wochen hinweg stattfinden:
Mary’s osteoporotische Knochen
Die Knochendichte ist niedrig und sowohl Resorption als auch Bildung sind hoch, aber die Resorption ist höher als die Bildung
Matthias’ diabetischer Knochen
Die Knochendichte ist hoch, aber die Mikrostruktur ist schwach. Sowohl die Knochenresorption als auch die Knochenbildung sind gering.
Wir simulieren die drei zugelassenen Behandlungen, die die Knochendichte nachweislich am stärksten verbessern. Dadurch wollen wir die beste Behandlung für die einzelnen Knochen ermitteln
Romo stoppt das Signal, die Knochenbildung einzustellen, von den Osteozyten an die Osteoblasten.
PTH erhöht die Aktivität und Anzahl der Osteoblasten.
Denosumab verhindert die Bildung von Osteoklasten.
Bewegung hat eine sehr wichtige Wirkung auf die Knochen! Die Knochenzellen nehmen die einwirkenden Belastungen wahr und den Knochen umbauen können, um ihn bei Bedarf zu stärken. Zum Beispiel verlieren Astronauten in der internationalen Raumstation 1 bis 2 % Knochendichte pro Monat und professionelle Tennisspieler haben eine deutlich höhere Knochendichte im Aufschlagarm! Wir werden simulieren, wie sich Sport auf die Knochen von Matthias und Mary auswirken würde!
Schreibtischjob, Auto, Bar
Jeden Tag mit dem Auto zu einem Schreibtischjob und zurück zu fahren, reicht nicht aus. Bitte treiben Sie regelmäßig Sport, sonst gehören Sie zur Hochrisikogruppe für Knochenbrüche.
Regelmäßige Bewegung
Bitte bewegen Sie sich regelmäßig! Es wird alle Aspekte Ihrer Gesundheit verbessern, einschließlich einer Verringerung des Risikos von Knochenbrüchen!