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Fragestellung: Postmenopausaler Östrogenmangel beeinflusst die Frakturheilung negativ. Östrogen, einige Phytohormone und kosmetische UV-Filter zeigten in vorausgegangenen Studien bei oraler Applikation osteoprotektive Wirkung. Bislang gibt es keine Untersuchungen, wie diese Substanzen auf den Muskelstoffwechsel des osteoporotischen Organismus wirken. Ziel der vorliegenden Studie was es, zu analysieren, ob Östrogen, das Phytohormon Daidzein oder der UV-Filter 4-Methylbenzylidene camphor (4-MBC) während der Frakturheilung der metaphysären Tibia der osteoporotischen Ratten, einen positiven Einfluss auf den Stoffwechsel und die Struktur der Muskulatur hat.

Methodik: 96 weibliche Ratten wurden im Alter von 3 Monaten ovarektomiert. Unter sojafreier Diät entwickelten sie in den folgenden 8 Wochen eine deutliche Osteoporose in der Tibiametaphyse. Danach erfolgte eine bilaterale Osteotomie der Tibiametaphyse mit Mini-T-Platten-Osteosynthese. Im Folgenden erhielten je 24 Ratten täglich eine sojafreie Diät (SF= osteoporotische Kontrollgruppen), eine sojafreie Diät mit Östrogen-Zusatz (E) (0,33 mg/kg KG), mit Zusatz von 50 mg Daidzein/kg KG (D), oder mit Zusatz von 4-MBC (200 mg/kg KG). Endpunkt der Studie für jeweils 12 Tiere der 4 Futtergruppen war Tag 36 (Kurzzeit-Tiere) bzw. 72 Tage (Langzeit-Tiere). Untersucht wurden die mitochondriale Aktivität der Muskelzellen, die Durchmesser und Querschnittsflächen der Muskelfasern und die Kapillardichte des Musculus gastrocnemius. Statistische Unterschiede wurden mit Hilfe des F-Tests (P<0,05) und anschließend Scheffé-Test (P<0,05) bewertet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Das Körpergewicht der Ratten unterscheidet sich signifikant in der E- und 4-MBC Gruppe vs. SF (273 und 292 g vs. 307g). Die mitochondriale Atmung State 3 war in der E, 4-MBC und D Gruppen vs. SF nach 36 Tagen signifikant erhöht (30, 32 und 30 vs. 23 pmol O2/s/mg). Nach 72 Tagen war der Unterschied zwischen den Futtergruppen und der osteoporotischen Kontrolle geringer ausgeprägt (21, 23 und 25 vs. 20 pmol O2/s/mg). Die Querflächen von "fast oxidative glycolytic" (FOG) und "fast glycolytic" (FG) Fasern und die Kapillardichte unterschieden sich nicht signifikant zwischen den Gruppen, jedoch war eine Erhöhung in der D- und 4-MBC Gruppen feststellbar. Der FOG Durchmesser betrug 64 µm, 66 µm, 68 µm bzw. 58 µm und FG Durchmessser war 88 µm, 98 µm, 95 µm bzw. 89 µm in der SF, D, 4-MBC und der E-Gruppen. Der Anteil der Kapillaren pro Muskelfaser lag bei 1,1; 1,4; 1,3 und 1,1 in SF, D, 4-MBC und E-Gruppen. Daidzein und 4-MBC hatten ähnlich positive Effekte wie Östrogen. Dadurch verbessern sie den oxidativen Muskelstoffwechsel osteoporotischer Ratten. Die mitochondrale Aktivität war erhöht, wenn auch die morphologischen Unterschiede nicht signifikant waren.