Genetic Background of Osteoporosis

Summary: Osteoporosis is a systemic disorder of decreased skeletal mass as measured by bone mineral density (BMD), and disturbed skeletal architecture and function which results in an increased risk for bone fractures with consecutively increased morbidity and mortality. Twin and family studies have shown an important genetic component of BMD of about 40  60 %. This exceeds other well known factors influencing BMD such as environmental factors like dietary calcium, physical activity or several drugs and diseases. Therefore, interest increased in the genetic background of bone mineral density. Polymorphisms of the Vitamin D receptor gene were the first to be published in this area. Studies on other loci or candidate genes such as the estrogen receptor gene or the collagen type I alpha1 gene also showed associations with bone mineral density that could explain at least a part of the genetic background of osteoporosis. Recently published data suggest that these genetic markers of bone metabolism are important in interaction with each other or in certain bone-affecting diseases. In the future, genetic studies on osteoporosis will have to screen further relevant genes and markers for bone metabolism as well as to evaluate the complex interactions of genetic influences, so that it would be possible to calculate a patient's individual risk for osteoporosis in the context of environmental influences. Zusammenfassung: Osteoporose ist eine systemische Skeletterkrankung mit Verminderung von Knochenmasse, gemessen als Knochendichte, -architektur und -funktion und fuhrt zu einem erhohten Risiko fur Knochenbruche mit konsekutiver Morbiditat und Mortalitat. Durch Zwillings- und Familienstudien wurde eine 40  60%ige erbliche Komponente der Knochendichte neben dem Einflus bekannter Umweltfaktoren wie u. a. Calciumzufuhr, physischer Aktivitat oder verschiedener Erkrankungen und Medikamente festgestellt. Zunehmendes Interesse findet daher der molekulargenetische Hintergrund der Knochendichte: auf erste Ergebnisse von Polymorphismen des Vitamin D Rezeptor-Gens in Assoziation zur Knochendichte folgten zahlreiche andere vielversprechende Loci und Kandidatengene wie u. a. das Ostrogenrezeptor-Gen oder das Collagen-I-alpha1-Gen, die einen Teil der genetischen Basis der Osteoporose erklaren konnen. Nach neuesten Studien ist dies insbesondere in der Kombination mehrerer Marker oder bei definierten Knochenstoffwechselveranderungen sinnvoll. Die Zukunft genetischer Studien zur Osteoporose wird sich sowohl auf die Auffindung neuer relevanter Genorte als auch auf die Vernetzung der Ergebnisse untereinander konzentrieren, um ein individuelles erbliches Osteoporoserisiko innerhalb der gegebenen Umwelteinflusse eines Patienten abschatzen zu konnen.