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Fragestellung: Osteoporose-bedingter Calcium-Verlust kann durch die Bestimmung des Calcium Isotopen Markers (CIM) in Blutserum und Urin bestimmt werden. Das zugrundeliegende Prinzip ist, dass Knochen durch niedrige 44Ca/42Ca-Werte gekennzeichnet sind und das gemessene Verhältnis im Blut und im Urin das Verhältnis von Knochen-Absorption zu Knochenverlust widerspiegelt. Bisher stellt die DXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry) den Goldstandard in der Osteoporose-Diagnostik dar, weist jedoch deutliche Nachteile auf (Genauigkeit, Monitoring, Strahlenbelastung, etc.). In der Medizin können Calcium (Ca)-Isotope eingesetzt werden, um Störungen des Ca- Haushalts durch Quantifizierung der Ca-Isotopenzusammensetzung in Blut und Urin zu bestimmen (Shroff et al. 2021). Diese Erkenntnis erscheint für die Diagnostik von Ca-bezogenen Krankheiten, insbesondere für die (Früh-)Erkennung von Osteoporose bevorzugt geeignet (Eisenhauer et al. 2019). Eine Kernfrage der diagnostischen Sicherheit ist es, ob die Ca-Isotopenmessungen im Tagesablauf konstant sind oder definierten Schwankungen und Abhängigkeiten (z.B. Nahrungsaufnahme) unterliegen.

Methodik: Im Rahmen einer klinischen Studie wurde die Ca-Isotopenzusammensetzung (44Ca/42Ca) im Urin im Tagesverlauf von insgesamt 38 Proband*innen (12 Frauen und 26 Männer) nach Verletzungen des Skelettsystems zwischen 19 und 84 Jahren bestimmt. Gleichzeitig wurden die CIM-Werte aus dem 24-Stunden-Sammelurin gemessen, um diese direkt mit den tageszeitlichen Urinfraktionen zu vergleichen. Die Urinuntersuchungen wurden mit Massenspektrometern (MC-ICP-MS, Thermo Fisher Scientific Neptune Plus: TIMS, Thermo Fisher Scientific Triton) durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Eine Erniedrigung des CIM im Urin wird bei einer erhöhten Resorption von Calcium aus dem Knochen beobachtet, da das Skelett durch die niedrigsten 44Ca/42Ca-Werte im menschlichen Körper charakterisiert ist. Das Ca-Isotopenverhältnis zeigt die Veränderung der Ca-Bilanz innerhalb weniger Tage im Urin statistisch signifikant an. Die Messwerte zeigen, dass die Ca-Isotopenverhältnisse innerhalb eines Tagesverlaufes konstant bleiben. Die Analyse des CIM-Wertes über 24 Stunden im gesamten Kollektiv verdeutlicht, dass die interindividuelle Streuung 5–6 mal höher ist, als die intraindividuelle Streuung (M=0,28; SD=0,27). Weiterhin zeigt die Regressionsanalyse eine sehr hohe (nahezu ideale) Korrelation zwischen den 44Ca/42Ca-Werten des 24-Stunden Sammelurin und der Tagesdurchschnitte bei beiden Geschlechtern (Rmale=0,990; Rfemale=0,999).

Die Ca-Isotopen-Methode erweitert die diagnostischen Möglichkeiten zur Beurteilung des Knochenstoffwechsels.

CIM reflektiert den Knochenstoffwechsel-Zustand des gesamten Skeletts.

In der Analyse des Knochenstoffwechsels bestehen dabei keine tagesabhängigen Einflüsse.