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Das mütterliche Skelett hat die faszinierende Fähigkeit, sich während der Stillzeit rasch zu erholen. Das Gehirnhormon CCN3 wird während des Stillens aus dem Hypothalamus freigesetzt und wirkt wie ein Turbo für die Knochenregeneration. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich vielfältige, potenzielle Einsatzmöglichkeiten. Diese hat Prof. Lorenz Hofbauer nun in einem Artikel im New England Journal of Medicine erläutert und eingeordnet.
Stillen ist von enormer Bedeutung für die Entwicklung des Neugeborenen und spielt – neben den immunologischen und psychosozialen Aspekten – eine Schlüsselrolle in der Versorgung des Säuglings mit Nährstoffen. Ein wichtiger Aspekt der Muttermilchproduktion ist der Transfer von Kalzium von der Mutter auf das Kind zur Reifung des kindlichen Skeletts. Bei den Müttern geht der Körper bereits in der Schwangerschaft eine „Kalziumschuld“ von etwa 30 Gramm Kalzium ein – weitere 60 Gramm Kalzium werden bei einer Stillzeit von sechs Monaten verloren. Dieses kurzfristige Defizit hätte ohne adäquate Kompensation einen deutlichen Verlust von Knochenmasse und eine erhöhte Fragilität zur Folge, insbesondere bei längeren Stillzeiten infolge mehrerer Geburten.
Aktuelle Forschungsergebnisse einer kalifornischen Arbeitsgruppe (1) haben nun anhand von Mausmodellen einen erstaunlichen Mechanismus entdeckt, der es der Mutter ermöglicht, den Knochenverlust während der Laktation schnell zu kompensieren. Spezielle Nervenzellen (ARCKiss1-Neurone) im Hypothalamus, einer Region im Zwischenhirn, setzen ein neu entdecktes osteoanaboles Hormon namens CCN3 frei, das die Knochenbildung stark fördert. Während der Laktation steigt die Produktion von CCN3, was zu einer Steigerung der Knochendichte und einer Verbesserung der Knochenheilung führt. Diese verbesserte Knochenregeneration konnte im Rahmen der Studie auf eine vermehrte Zahl und Aktivität von Skelettstammzellen zurückgeführt werden.
In der Rubrik Clinical Implications of Basic Research im New England Journal of Medicine (2) ordnet Prof. Lorenz Hofbauer, Professor für Endokrinologie und Altersmedizin von der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden, die klinische Translation und das therapeutische Potenzial ein. „Diese Entdeckung bietet einen faszinierenden neuen Ansatz, um die Regulation der Knochengesundheit während der Laktation zu verstehen“, erklärt er. „Abgesehen vom evolutionären Aspekt eröffnen sich neue Perspektiven für ein besseres Verständnis von Knochenerkrankungen, vor allem bei Frauen mit Osteoporose nach mehreren Schwangerschaften und längeren Stillzeiten aber auch bei der postmenopausalen Osteoporose.“ Da in der Hirnregion, in der die CCN3-Bildung erfolgt, auch die Energiebalance und die Freisetzung der Gonadotropin-Releasing Hormone und somit die weibliche Reproduktion und Pubertät kontrolliert werden, könnten auch andere Krankheiten ihren Ursprung in einer gestörten CCN3-Produktion haben. „Vor allem bei Frauen mit verspäteter Pubertät, Anorexia nervosa oder relativer Energiedefizienz bei Sport (REDS; Athletinnen-Trias) treten Fragilitätsfrakturen sehr häufig auf“, erläutert Prof. Hofbauer.
In diesem neuen Konzept könnte auch ein Schlüssel für die Entwicklung neuer Therapieoptionen liegen. Angesichts der Rolle von CCN3 als schneller Schalter zwischen katabolen und anabolen Prozessen könnte die gezielte Förderung der endogenen Produktion von CCN3 oder die Entwicklung von CCN3-Analoga neue therapeutische Strategien zur Verbesserung der Knochengesundheit und der Knochenheilung eröffnen. „Das klinische Potenzial dieser Entdeckungen ist enorm“, sagt Prof. Hofbauer. „Wenn diese Ergebnisse in klinischen Studien am Menschen bestätigt werden, könnten wir einen entscheidenden Fortschritt in der Behandlung von Osteoporose und der Heilung von Knochenbrüchen erleben, insbesondere bei älteren Patienten, bei denen die aktuellen Therapien nur begrenzte Wirksamkeit zeigen.“
Professor Dr. med. Lorenz C. Hofbauer
Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden
UniversitätsCentrum für gesundes Altern &
Bereich Endokrinologie/Diabetes/Knochenerkrankungen
Medizinische Klinik III
Universitätsklinikum Carl Gustav Carus
Fetscherstraße 74
01307 Dresden
E-Mail: lorenz.hofbauer@ukdd.de
(1) Babey ME, Krause WC, Chen K, Herber CB, Torok Z, Nikkanen J, Rodriguez R, Zhang X, Castro-Navarro F, Wang Y, Wheeler EE, Villeda S, Leach JK, Lane NE, Scheller EL, Chan CKF, Ambrosi TH, Ingraham HA. A maternal brain hormone that builds bone. Nature. 2024 Aug;632(8024):357-365. doi: 10.1038/s41586-024-07634-3
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11306098/pdf/41586_2024_Article_7634.pd...
(2) Hofbauer LC. Building bone while making milk. N Engl J Med 2024;391:2052-2054.
https://www.nejm.org/doi/pdf/10.1056/NEJMcibr2409260
Prof. Lorenz Hofbauer
UKD/Gabriele Bellmann
Symbolfoto
iStock.com_Anastasiia Stiahailo
Bone formation during breastfeeding: How a brain hormone regenerates the skeleton
The maternal skeleton has the fascinating ability to recover quickly during the period of breastfeeding. While lactating, the brain hormone CCN3 is released from the hypothalamus and acts as a booster for bone regeneration. This finding has a wide range of potential applications. Prof. Lorenz Hofbauer has now explained and analyzed these potential applications in an article in the New England Journal of Medicine.
Breastfeeding is of tremendous importance for the development of the newborn and – in addition to the immunological and psychosocial aspects – plays a key role in the supply of nutrients to the infant. An essential aspect of breast milk production is the transfer of calcium from mother to child, which is needed for the child's skeleton to mature. During pregnancy, the mother's body already takes on a "calcium debt" of about 30 grams of calcium – a further 60 grams of calcium are lost during a six-month breastfeeding period. Without adequate compensation, this short-term deficit would result in a significant loss of bone mass and increased fragility, especially for women who have given birth several times and breastfed for longer periods.
Recent findings by a Californian research group (1) has now discovered an amazing mechanism in mouse models that enables the mother to quickly compensate for bone loss during lactation. Special nerve cells (ARCKiss1 neurons) in the hypothalamus, a region in the diencephalon, release a newly discovered osteoanabolic hormone called CCN3, which strongly promotes bone formation. During lactation, the production of CCN3 increases, leading to an increase in bone density and improved bone healing. The study revealed that this improved bone regeneration is due to an increased number and a rise in the activity of skeletal stem cells.
In the New England Journal of Medicine's Clinical Implications of Basic Research (2), Prof. Lorenz Hofbauer, Professor of Endocrinology and Geriatric Medicine at the Carl Gustav Carus Faculty of Medicine at TU Dresden, assesses the clinical translation and therapeutic potential. "This discovery opens up a fascinating new approach to understanding the regulation of bone health during lactation," he explains. "Apart from the evolutionary aspect, these findings provide new perspectives for a better understanding of bone diseases, especially in women with osteoporosis after several pregnancies and prolonged breastfeeding, but also in cases of postmenopausal osteoporosis." Since the brain region in which CCN3 is produced also controls the energy balance and the production of gonadotropin-releasing hormones, and therefore female reproduction and puberty, other diseases could also originate from a disturbed CCN3 production. "Fragility fractures are particularly common in women with delayed puberty, anorexia nervosa or relative energy deficiency in sports (REDS; female athlete triad)," explains Prof. Hofbauer.
This new concept could also provide a key to the development of new therapeutic options. Given the role of CCN3 as a fast switch between catabolic and anabolic processes, the targeted stimulation of endogenous CCN3 production or the development of CCN3 analogues could open up new therapeutic strategies to improve bone health and bone healing. "The clinical potential of these discoveries is enormous," says Prof. Hofbauer. "If these results are confirmed in clinical trials in humans, we could have a major advance in the treatment of osteoporosis and fracture healing, especially in older patients, for whom current therapies have limited efficacy."
Background:
(1) Babey ME, Krause WC, Chen K, Herber CB, Torok Z, Nikkanen J, Rodriguez R, Zhang X, Castro-Navarro F, Wang Y, Wheeler EE, Villeda S, Leach JK, Lane NE, Scheller EL, Chan CKF, Ambrosi TH, Ingraham HA. A maternal brain hormone that builds bone. Nature. 2024 Aug;632(8024):357-365. doi: 10.1038/s41586-024-07634-3
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11306098/pdf/41586_2024_Article_7634.pd...
(2) Hofbauer LC. Building bone while making milk. N Engl J Med 2024;391:2052-2054.
https://www.nejm.org/doi/pdf/10.1056/NEJMcibr2409260
Contact:
Professor Dr. Lorenz C. Hofbauer. MD
Carl Gustav Carus Faculty of Medicine
University Center for Healthy Aging &
Division of Endocrinology/Diabetes/Bone Diseases
Medical Clinic III
Carl Gustav Carus University Hospital
Fetscherstraße 74
01307 Dresden
Email: lorenz.hofbauer@ukdd.de
www.bone-lab.de
Criteria of this press release:
Journalists
Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications
German
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