Abstract

Neuere Forschungsergebnisse zeigen, daß die mechanische Belastung als einer der wesentlichen Faktoren zur Beeinflussung des Knochenstoffwechsels angesehen werden kann. In vivo Untersuchungen ebenso wie Methoden der Zellkultur trugen zum besseren Verständnis der Knochenauf- und Umbauprozesse bei. Die genauen Mechanismen wie der belastungsinduzierte Knochenstoffwechsel reguliert wird, konnten jedoch bisher nicht vollständig geklärt werden. Das Prinzip, daß mechanische Belastung innerhalb physiologischer Grenzen den Knochenaufbau stimuliert und Entlastung zu einem Knochenverlust führt, wird allgemein anerkannt. Bisher konnte jedoch weder ein Schwellenwert noch die wirksame Form eines mechanischen Reizes definiert werden. Noch unsicherer sind die Erkenntnisse darüber, auf welche Weise das Signal des mechanischen Reizes den Knochenstoffwechsel reguliert. Dreidimensionale Knochenorgan- Perfusionskulturen mit gleichzeitig applizierter mechanischer Belastung bieten die Möglichkeit, die Regulation des Knochenstoffwechsels besser zu verstehen. Wir zeigen die Ergebnisse eines Langzeitversuches mit humanem, spongiösem Knochen unter physiologischen Lastbedingungen in vitro.

There is evidence that mechanical loading is an important, if not the most important factor influencing bone mass and architecture. Investigations under in vivo conditions and cell culture methods, performed during the last years, helped to elucidate these mechanisms. However, the mechanisms by whitch load bearing acts on bone tissue are until now not completely understood. It is well accepted that weight-bearing exercise increases bone mass and on the other hand lower physical activity engenders bone loss. But neither a physiological threshold for bone loss or bone growth nor the character of the mechanical stimulus concerning amount, frequency and duration of the applied load are known. Even more speculative is the idea how this signal is transformed into the biological respons of growing bone. Three- dimensional bone- culture- systems with simultaneous applied mechanical load enables to improve the knowledge of regulation of bone metabolism. We show the results of a long- term in vitro experiment with human cancellous bone under physiological load conditions.