Osteoporosis, the most common type of bone disease, is a major health problem and represents a disease of high mortality and morbidity. Although osteoporosis can strike at any age, it is most common in older people. One in two women and one in four men age 50 and older will have a bone fracture due to osteoporosis. Osteoporosis is defined as the systemic loss of bone mass, micro-architecture and strength leading to higher predisposition for bone fragility and fracture incidence. There are many risk factors that can lead to osteoporosis;​ age, heredity, nutrition, lifestyle, medications and other diseases. However, menopause in women is the main factor leading to postmenopausal osteoporosis. There is a direct relationship between estrogen deficiency during menopause and development of osteoporosis.

Strategies for the prevention and treatment of osteoporosis are directed at maximizing peak bone mass by inhibiting bone resorption and/or enhancing bone formation. Recently, we showed that N-methyl pyrrolidone (NMP) enhances bone morphogenetic proteins (BMP-2) induced osteoblast differentiation and bone regeneration. Also, NMP disturbs osteoclast differentiation and bone resorption. Driven by these treatment needs and based on previous findings from our laboratory, we investigate the anti-osteoporotic activity of NMP in ovariectomy (OVX)-induced osteoporosis in rats. Since estrogen deficiency affects bone remodeling, fat accumulation and oral structures, we evaluated the effect of NMP treatment on all these aspects in our estrogen deficient osteoporotic animal model. Bone, mandibles, tooth pulp, white adipose tissue and blood were collected and analyzed.

Results showed that NMP stimulated bone formation and restored ovariectomy-induced bone loss. Moreover, NMP reduced fat accumulation and adipocyte differentiation in vivo and in vitro while preventing jawbone resorption and pre-dentin activity degradation. From a clinical point of view, this study will lead to innovative treatment opportunities for the prevention of osteoporosis and other secondary complications in postmenopausal women.

Osteoporose, die weitaus häufigste Knochenerkrankung, ist ein schwerwiegendes Gesundheitsproblem, das mit einer Erhöhung der Mortalität und Morbidität einhergeht. Auch wenn alle Altersgruppen von Osteoporose betroffen sind, ist Osteoporose am häufigsten bei älteren Personen zu finden. Eine von zwei Frauen und einer von vier Männern im Alter von 50 Jahren oder älter wird einen Knochenbruch aufgrund von Osteoporose erleiden. Osteoporose ist definiert als ein systemischer Verlust von Knochenmasse, Mikroarchitektur und Stärke der Knochenstruktur. Diese Faktoren führen zu einer höheren Prädisposition für Knochenermüdungund Inzidenz von Frakturen. Viele Risikofaktoren können zu Osteoporose führen;​ zunehmendes Alter, Vererbung, Ernährung, Lebensstil, Medikamente und andere Krankheiten. Die Menopause bei Frauen ist jedoch der größte Risikofaktor, der zu einer postmenopausalen Osteoporose führen kann. Dabei gibt es einen direkten Zusammenhang zwischen dem Östrogenmangel während der Menopause und der Entwicklung einer Osteoporose.

Die Strategien zur Verhinderung und Behandlung einer Osteoporose zielen auf die Maximierung der Knochenmasse (peak bone mass) durch eine Reduzierung der Knochenresorption und/oder Steigerung der Knochenbildung ab. Kürzlich haben wir gezeigt, dass N-methyl pyrrolidone (NMP) die durch das Knochenwachstumshormon (BMP-2) induzierte Osteoblastenbildung und Knochenregeneration erhöht. Außerdem behindert NMP die Osteoklasten-Differenzierung und somit die Knochenresorption. Im Hinblick auf diese sich daraus ergebenden neuen Therapieansätze und auf Grund früherer Forschungsergebnisse untersuchten wir die antiosteoporotische Aktivität von NMP in Ovarektomie (OVX)-induzierter Osteoporose bei Ratten.

Da Östrogenmangel die Remodellierung des Knochengewebes, die Fettansammlung im Körper und die oralen Strukturen beeinflusst, haben wir die Auswirkungen der NMP- Behandlung in unserem osteoporotischen Tiermodell, das auf Östrogenmangel basiert, auf alle diese Aspekte hin untersucht. Knochen-, Kieferknochen-, Zahnfleisch-, weißes Fettgewebe und Blutproben wurden gesammelt und examiniert.

Unserer Resultate zeigen, dass NMP die Knochenbildung stimuliert und den Ovarektomie- induzierten Knochenverlust reduziert. Außerdem vermindert NMP die Fettansammlung und die Adipozytendifferenzierung in vivo und in vitro. Darüberhinaus wird unter NMP die Resorption des Kieferknochens vermindert und die prädentinale Aktivität erhalten. Aus klinischer Sicht eröffnet diese Studie innovative Behandlungsmöglichkeiten für Frauen in der Menopause zur Vorbeugung von Osteoporose und deren Sekundärkomplikationen.