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Calcium Isotopes in Human Urine as a Diagnostic Tool for Bone Loss: Additional Evidence for Time Delays in Bone Response to Experimental Bed Rest

Heuser, Alexander und Frings-Meuthen, Petra und Rittweger, Jörn und Galer, Stephen J.G. (2019) Calcium Isotopes in Human Urine as a Diagnostic Tool for Bone Loss: Additional Evidence for Time Delays in Bone Response to Experimental Bed Rest. Frontiers in Physiology, 10, Seite 12. Frontiers Media S.A. doi: 10.3389/fphys.2019.00012. ISSN 1664-042X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2019.00012/full

Kurzfassung

The calcium (Ca) isotopic composition in urine during bed rest has been demonstrated to be systematically light, indicating a negative bone mineral balance (i.e., bone loss). Here we present new Ca isotope data on urine during the “nutritional countermeasures” (NUC) bed rest study. We analyzed the Ca isotopic composition of 24 h pooled urine samples from seven healthy male subjects during baseline data collection (BDC), headdown-tilt bed rest and recovery. Additionally, we analyzed urine from two follow-up examinations after the regeneration phase. We observed a change in Ca isotopic composition during the bed rest phase, indicative of bone loss with a time delay of 10 to 21 days. We also observe that the Ca isotopic composition of urine is strongly dependent on the individual Ca metabolism and varies between subjects. We relate this individuality in Ca metabolism to differences in the amounts of Ca being recycled in the kidneys. Previous studies have shown that the more Ca is reabsorbed in the kidneys the more enriched the urine becomes in heavy isotopes of calcium. The Ca isotopic composition of urine is thus modified by more than one process and cannot be used in a straightforward manner to monitor net bone mineral balance. To overcome this problem, we propose a new baseline approach for using Ca isotopes, which effectively cancels out the effects of individual renal Ca reabsorption. This allows us to detect bone loss in patients without ambiguity by combining measurements of the Ca isotopic composition of urine and daily Ca excretion rate and comparing these to data collected on healthy individuals with a normal steady-state bone balance.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/126259/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Calcium Isotopes in Human Urine as a Diagnostic Tool for Bone Loss: Additional Evidence for Time Delays in Bone Response to Experimental Bed Rest
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Heuser, AlexanderSteinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie, Universität BonnNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frings-Meuthen, PetraPetra.Frings-Meuthen (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rittweger, JörnJoern.Rittweger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2223-8963NICHT SPEZIFIZIERT
Galer, Stephen J.G.Max-Planck-Institut für Chemie, Abteilung Klimageochemie, MainzNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Januar 2019
Erschienen in:Frontiers in Physiology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.3389/fphys.2019.00012
Seitenbereich:Seite 12
Verlag:Frontiers Media S.A
ISSN:1664-042X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:calcium isotopes; Urine; renal Ca reabsorption; Ca metabolism; bone loss; bed rest
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
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DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Systemphysiologie (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Muskel- und Knochenstoffwechsel
Hinterlegt von: Becker, Christine
Hinterlegt am:05 Feb 2019 08:55
Letzte Änderung:30 Sep 2020 13:43

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