Regulation of bone cell function by acid-base balance

Diese Arbeit und die von Bushinsky 2001 bieten beide eine breite Übersicht über die Auswirkungen des Säure-Basen-Gleichgewichts auf den Knochen, sowohl in vitro als auch in der Klinik.
Knochenwachstum und Knochenumbau resultieren aus den gegenläufigen Aktivitäten von Osteoblasten – Bildung und Mineralisierung von Knochenmasse – sowie Osteoklasten – Resorption von mineralisierter Knochenmasse mit Bildung von Resorptionshöhlen an der Knochenoberfläche. Eine systemische Azidose verursacht in Zell- und Knochenkulturen eine Mineralstoffverarmung des Skeletts, sowohl durch die physikalisch-chemische Lösung von Knochenmineralstoffen als auch durch die Aktivierung der Osteoklasten durch saure pH-Werte, während die Osteoblasten durch die Azidose gehemmt werden. Es resultiert eine Calciumfreisetzung mit verminderter Knochenmasse. Veränderungen des pH-Werts um weniger als 0,05 Einheiten können schon zu einer Verdopplung oder Halbierung der Resorption führen.
In vivo entstehen schwere systemische Azidosen (pH-Wert-Veränderungen um -0,05 bis -0,20) häufig bei chronischen Nierenerkrankungen, leichte chronische Azidosen (pH-Wert-Veränderungen von etwa -0,02 bis -0,05) etwa durch hohe Proteinzufuhr, intensives körperliches Training, im Alter mit nachlassender Nierenfunktion und bei chronischen Lungenerkrankungen. Eine lokale Azidose findet sich bei Entzündungen, in Wunden, Tumoren oder bei schlecht eingestelltem Diabetes. Auch die in den Industriestaaten übliche Ernährung kann zu einer anhaltenden, leichten metabolischen Azidose führen, wie Bushinsky betont, indem bei der Verstoffwechslung Säuren entstehen, die die systemische Konzentration an Hydrogencarbonat vermindern, wenn dieses zur Pufferung verbraucht wird. Eine respiratorische Azidose, mit erhöhtem Kohlendioxidgehalt, greift dagegen wesentlich weniger in den Knochenstoffwechsel ein, da diese durch eine metabolische Gegenregulation kompensiert wird.
Die derzeitig verfügbaren Daten legen nach Ansicht beider Autoren insgesamt nahe, dass schon eine leichte metabolische Azidose über die Zeit zu einem deutlichen Knochenmasseverlust und erhöhten Frakturrisiko führen kann.