Aufgrund der Fähigkeit von Fluorid, die Knochenmasse zu erhöhen, begannen Ärzte in den 1960er Jahren, Fluorid als experimentelles Medikament in klinische Studien am Menschen als Behandlung für Osteoporose. Man hoffte, dass Fluorid die Knochendichte der Patienten erhöhen und dadurch Brüchen vorbeugen würde. Da man jedoch feststellte, dass Fluorid die Bruchrate eher erhöht als senkt, wurde die Fluoridtherapie bei Osteoporose von der FDA nie für andere als experimentelle Zwecke zugelassen.

Obwohl die klinischen Studien zur Fluoridbehandlung wiederholt bestätigt haben, dass Fluorid die Knochendichte erhöhen kann, haben sie auch bestätigt, dass Fluorid reduziert auch die Knochendichte. Auf den ersten Blick mögen solche Ergebnisse widersprüchlich erscheinen, aber sie stimmen tatsächlich mit der Tatsache überein, dass die Wirkung von Fluorid auf die Knochendichte von der Art des untersuchten Knochens abhängt. Während Fluorid dazu neigt, die Dichte von trabekulärer Knochen (auch Spongiosa genannt) verringert die Dichte des kortikaler Knochen.

Die unterschiedlichen Auswirkungen von Fluorid auf trabekulären und kortikalen Knochen helfen zu erklären, warum es sich auf verschiedene Bereiche des Skeletts unterschiedlich auswirkt. Dies liegt daran, dass trabekulärer Knochen der primäre Knochentyp im „Achsenskelett“ (Wirbelsäule, Becken und Rippen) ist, während kortikaler Knochen der primäre Knochentyp im „Hilfenskelett“ (Arme, Beine, Oberschenkelhals) ist. Wie in der folgenden Tabelle dargestellt, ergaben klinische Studien daher, dass Fluorid dazu neigte, die Dichte im Achsenskelett zu erhöhen, während es dazu neigte, sie im Gliedmaßenskelett zu verringern.

Die unterschiedliche Wirkung von Fluorid auf Trabekel und Kortikalis wurde nicht nur in klinischen Studien, sondern auch in anderen Zusammenhängen dokumentiert. Wie unten gezeigt, wurde die unterschiedliche Wirkung in Studien an Patienten mit Skelettfluorose sowie in Studien zum Vergleich der Knochendichte von Menschen, die in Gebieten mit hohem und niedrigem Fluoridgehalt leben, nachgewiesen.

Eine durch Fluorid verursachte Verringerung der kortikalen Knochendichte würde vermutlich die Knochenstärke verringern. Im Gegensatz dazu sind durch Fluorid verursachte Erhöhungen der Knochendichte im Allgemeinen kein Frontalunterricht. geht mit einer Zunahme der Knochenfestigkeit einher, die auf die mangelhafte Qualität des neuen Knochens zurückzuführen ist. Die zunehmende Knochenmasse kann jedoch dazu beitragen, die Abnahme der Knochenqualität auszugleichen und so das Frakturrisiko zu verringern.

Die unterschiedliche Wirkung von Fluorid auf die Knochendichte hilft somit zu erklären, warum Fluorid (in beiden klinisch mit einem epidemiologische Studien) führen zu einer erhöhten Rate an nicht-vertebralen Frakturen, beispielsweise an der Hüfte oder dem Schenkelhals, während sie auf die Rate an Wirbelfrakturen kaum Auswirkungen haben.

1) Klinische Studien am Menschen

„Die BMD-Veränderungen in der vorliegenden Studie deuten auf eine anabole Wirkung von Fluorid an trabekulären Stellen (der Wirbelsäule) und eine katabolische Wirkung an kortikalen Stellen (dem Schenkelhals) hin.“
QUELLE: Morabito N, et al. (2003). Dreijährige Wirksamkeit von intravenösem Pamidronat im Vergleich zu Pamidronat plus Natriumfluorid mit langsamer Freisetzung bei postmenopausaler Osteoporose. Osteoporosis International 14: 500-6.

„Nach 27 Monaten kam es an allen untersuchten Stellen außerhalb der Wirbelsäule zu einem signifikanten Knochenverlust. Der größte Verlust trat an der unteren Tibia/Fibula auf, wo der Verlust an der Schaftstelle 7.3 % betrug. Die untere Tibia/Fibula ist eine häufige Stelle für fluoridbedingte Ermüdungsbrüche, und diese BMD-Ergebnisse helfen, den Mechanismus dieser häufigen Komplikation der Behandlung mit NaF zu erklären.“
QUELLE: Gutteridge DH, et al. (2002). Eine randomisierte Studie mit Natriumfluorid (60 mg) +/- Östrogen bei postmenopausalen osteoporotischen Wirbelfrakturen: vermehrte Wirbelfrakturen und peripherer Knochenverlust durch Natriumfluorid; gleichzeitiges Östrogen verhindert peripheren Verlust, aber keine Wirbelfrakturen. Osteoporosis International 13(2):158-70.

„Die Knochendichte im Unterarm war in den Fluoridgruppen nach 2 und 4 Jahren tatsächlich niedriger. Da der Unterarm eine andere Zusammensetzung aus trabekulärem und kortikalem Gewebe aufweist, ist dieser unterschiedliche Effekt zu erwarten.“
QUELLE: Haguenauer D, et al. (2000). Fluorid zur Behandlung von postmenopausalen osteoporotischen Frakturen: eine Metaanalyse. Osteoporosis International 11:727-38.

„Es ist ein übereinstimmender Befund, dass die Fluoridbehandlung bei Osteoporose zu einer Zunahme des trabekulären Knochens und einer Abnahme des kortikalen Knochens führt.“
QUELLE: Krook L, Minor RR. (1998). Fluorid und alkalische Phosphatase. Fluorid 31: 177-182.

„Es ist wichtig zu beachten, dass die Knochendichte des Schenkelhalses bei einigen Personen deutlich abnahm (um bis zu 19 %), während die Lendenwirbelsäule nur minimal zunahm. Dies deutet darauf hin, dass eine Fluoridtherapie die Knochendichte des Schenkelhalses verringern (und möglicherweise das Frakturrisiko erhöhen) kann, ohne dass die Lendenwirbelsäule davon profitiert … [A]lle mit Fluorid behandelten Patienten müssen Knochendichtemessungen an der Lendenwirbelsäule und am Schenkelhals durchführen lassen, damit die Fluoridbehandlung abgesetzt werden kann, wenn diese Unterschiede bei den Knochendichteänderungen beobachtet werden.“
QUELLE: Patel S, et al. (1996). Fluorid-Pharmakokinetik und Veränderungen der Knochenmineraldichte in der Lendenwirbelsäule und der Hüfte. Bone 19:651-5.

„Es hat sich gezeigt, dass Fluorid die Knochenbildung im trabekulären Knochen stärker steigert als im kortikalen Knochen und daher eine stärkere Reaktion im Achsenskelett auslöst als im Gliedmaßenskelett.“
QUELLE: Sogaard CH, et al. (1994). Deutliche Abnahme der trabekulären Knochenqualität nach fünfjähriger Natriumfluoridtherapie – ermittelt durch biomechanische Tests von Beckenkammknochenbiopsien bei osteoporotischen Patienten. Bone 15: 393-99.

„Die osteogene Wirkung wurde im trabekulären Knochen des Rumpfskeletts durchgängig dokumentiert. Die Wirkung von Fluorid auf das periphere Skelett ist weniger klar und die Erfahrung beschränkt sich hauptsächlich auf den Radius, wo die Knochendichte während der Fluoridtherapie entweder abnahm oder unverändert blieb.“
QUELLE: Dure-Smith BA, et al. (1991). Fluoridtherapie bei Osteoporose: Eine Übersicht über Dosiswirkung, Behandlungsdauer und Wirkungsstellen am Skelett. Calcified Tissue International 49 (Suppl): S64-S67.

„Obwohl nur zwei Biopsien vor der Behandlung verfügbar sind und nur minimale Tunnelbildung zeigten, haben wir diesen Grad an kortikaler Porosität und Resorption bei Biopsien bei zahlreichen ähnlichen unbehandelten Patienten noch nie gesehen. Wir glauben, dass diese letzteren wichtigen strukturellen Veränderungen mit Fluorid zusammenhängen.“
QUELLE: Gutteridge DH, et al. (1990). Spontane Hüftfrakturen bei mit Fluorid behandelten Patienten: mögliche Ursachen. Journal of Bone and Mineral Research 5(Suppl 1):S205-15.

„Aufgrund des Zusammenhangs zwischen Hüftfrakturen und geringer Dicke der Femurkortikalis sowie der berichteten Abnahme der Kortikalisdichte im Unterarm durch die Verwendung von Ca und NaF erscheint es unklug, bei Patienten mit Hüftfrakturen nach leichten Traumata eine NaF-Behandlung anzuwenden.“
QUELLE: Gutteridge DH, et al. (1990). Spontane Hüftfrakturen bei mit Fluorid behandelten Patienten: mögliche Ursachen. Journal of Bone and Mineral Research 5(Suppl 1):S205-15.

„In der Lendenwirbelsäule, einem Bereich, in dem vorwiegend Spongiosa vorhanden ist, nahm die Knochenmineraldichte linear mit einer Rate von etwa 10 Prozent pro Jahr zu. Im Gegensatz dazu kam es zu einem erheblichen Knochenverlust am Radiusschaft, einem Bereich, in dem vorwiegend Kortikalis vorhanden ist. Bei Fluoridbehandlungen wurde bereits früher eine Abnahme des Knochenmineralgehalts im Radiusschaft festgestellt. Ruegsegger verwendete Computertomographie, um die Veränderungen der beiden Knochenarten zu beurteilen, und stellte eine Zunahme der Spongiosa, aber einen Verlust der Kortikalis fest. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Fluoridtherapie eine Umverteilung des Knochens vom Kortikalis- in den Spongiosabereich bewirkt.“
QUELLE: Riggs BL, et al. (1990). Wirkung der Fluoridbehandlung auf die Frakturrate bei postmenopausalen Frauen mit Osteoporose. New England Journal of Medicine 322:802-809.

„Es hat sich gezeigt, dass eine Fluoridtherapie tatsächlich die Dichte der Lendenwirbelsäule und das Volumen des trabekulären Knochens bei Beckenkammbiopsien erhöhen kann. Die Wirkung therapeutischer Fluoriddosen auf den kortikalen Knochen ist jedoch nicht so eindeutig. Die an Stellen mit überwiegend kortikalem Knochen gemessene Knochenmasse zeigte nach der Fluoridtherapie entweder keine Veränderung oder nur geringe Abnahmen. Diese Erkenntnisse veranlassten Eastell und Riggs (1987) zu der Feststellung: „Einige Hinweise deuten darauf hin, dass der trabekuläre Knochen während einer Fluoridtherapie auf Kosten des kortikalen Knochens zunehmen kann.“
QUELLE: Phipps KR, Burt BA. (1990). Wasserbasiertes Fluorid und kortikale Knochenmasse: ein Vergleich zweier Gemeinschaften. Journal of Dental Research 69: 1256-1260.

„Wir haben einen klinisch relevanten Anstieg der Knochendichte der Wirbelsäule dokumentiert, obwohl es eine signifikante Verringerung der Knochendichte der Kortikalis an der radialen Stelle gab … In Ermangelung einer Kontrollgruppe ist es nicht möglich, aus unseren Daten zu schließen, ob eine signifikante Reaktion auf Fluorid an trabekulären oder axialen Skelettstellen zwangsläufig zu höheren als erwarteten Verlusten an Kortikalis führt. Dies ist insofern besorgniserregend, als die Fluoridtherapie als Ursache für eine erhöhte Häufigkeit von Schenkelhalsfrakturen genannt wurde, wie sie bei zwei unserer Patienten auftraten … Obwohl in dieser Studie keine Daten zur Knochendichte des Schenkelhalses verfügbar waren, wären solche Messungen eindeutig von großer Bedeutung gewesen.“
QUELLE: Hodsman AB, Drost DJ. (1989). Die Reaktion der Knochenmineraldichte der Wirbelsäule während der Behandlung von Osteoporose mit Natriumfluorid. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 69:932-8.

„Die Prädilektionsstelle für Ermüdungsbrüche, nämlich die Metaphyse mit ihrer dünnen Kortikalis, kann durch die bei der Fluoridtherapie beobachtete Abnahme der kortikalen Knochenmasse bestimmt werden.“
QUELLE: Schnitzler CM, Solomon L. (1985). Trabekuläre Stressfrakturen während der Fluoridtherapie bei Osteoporose. Skeletal Radioliology 14(4):276-9.

„Die dramatische Zunahme des überwiegend trabekulären Knochens des Rumpfskeletts während der Fluoridtherapie geht nicht mit einer entsprechenden Zunahme des überwiegend kortikalen Knochens des Gliedmaßenskeletts einher… Tatsächlich haben mehrere Forscher berichtet, dass der kortikale Knochen während der Behandlung erheblich abnimmt… Diese Berichte legen die Möglichkeit nahe, dass die Fluoridtherapie zwar vor Frakturen der Wirbelkörper (die überwiegend aus trabekulärem Knochen bestehen) schützt, jedoch nicht das proximale Femur, und sogar das Risiko für Frakturen dieses Knochens erhöhen könnte, der überwiegend kortikal ist… Da Hüftfrakturen verheerender sind als Wirbelfrakturen, wird es für künftige Studien wichtig sein, die Wirkung der Natriumfluoridtherapie auf den Mineralgehalt des proximalen Femurs zu untersuchen.“
QUELLE: Riggs BL. (1983). Behandlung von Osteoporose mit Natriumfluorid: eine Einschätzung. Bone and Mineral Research. 2: 366-393.

„In dieser Serie stellten wir bei einem Drittel der Patienten eine erhöhte Wirbeltrabekulation fest, die jedoch eher mit einer verringerten Dichte des distalen Radius in Zusammenhang stand, einer Stelle, die überwiegend kortikalen Knochen enthält. Die Möglichkeit, dass trabekulärer (lamellarer) Knochen auf Kosten von kortikalem (osteonalem) Knochen zunimmt, kann derzeit nicht ausgeschlossen werden.“
QUELLE: Riggs BL, et al. (1980). Behandlung von primärer Osteoporose mit Fluorid und Kalzium: Klinische Verträglichkeit und Frakturhäufigkeit. Journal of the American Medical Association 243: 446-44.

2) Studien an Patienten mit Skelettfluorose

„Es ist bekannt, dass Fluorose im Rumpfskelett stärker ausgeprägt ist als im peripheren Skelett.“
QUELLE: Kumar S, et al. (2011). Skelettfluorose imitiert seronegative Spondyloarthropathie: eine trügerische Darstellung. Tropical Doctor 41:247-48.

„Durch die Stimulierung Osteoblasten, Fluorid fördert die Knochenbildung in kortikalem und trabekulärem Knochen, aber seine Wirkung auf trabekulären Knochen ist größer, tritt früher ein und führt zu einer ausgeprägteren Zunahme der Wirbelsäulendichte auf Röntgenaufnahmen. Tatsächlich war bei unseren Patienten die an der Wirbelsäule gemessene Knochendichte (> 66 % trabekulärer Knochen) deutlich höher als die an der Hüfte gemessene (25 % trabekulärer Knochen).“
QUELLE: Hallanger Johnson JE, et al. (2007). Fluoridbedingte Knochenerkrankung im Zusammenhang mit regelmäßigem Teekonsum. Mayo Clinic Proceedings 82(6):719-24.

„Röntgenaufnahmen aus den Jahren 1993 und 1998 dokumentierten das Auftreten von ausgeprägter Osteosklerose und Verdickung der Rinde in der gesamten Wirbelsäule (vor allem im Lendenbereich) und im Becken während dieses 5-Jahres-Zeitraums. Die Rippen waren in ähnlicher Weise betroffen. Röntgenaufnahmen des Schädeldachs, der Hände, des proximalen Oberschenkelknochens und der Knie waren unauffällig. … Die Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie dokumentierte eine deutlich erhöhte Knochenmineraldichte in der Lendenwirbelsäule, aber eine normale Dichte in der Hüfte.“
QUELLE: Whyte MP, et al. (2005). Skelettfluorose und Instant-Tee. American Journal of Medicine 118:78-82.

„Bei der Skelettfluorose ist eine Beteiligung des Rumpfskeletts charakteristisch. Am deutlichsten sind die Veränderungen an der Wirbelsäule, dem Becken und dem Unterarm.“
QUELLE: Savas S, et al. (2001). Endemische Fluorose bei türkischen Patienten: Zusammenhang mit Kniearthrose. Rheumatology International 21: 30-5.

„Es ist sehr interessant zu beobachten, dass in den meisten unserer Fälle Osteosklerose in der Wirbelsäule und im Becken immer mit Osteoporose der langen Knochen einherging. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass das Rumpfskelett einem ganz anderen pathologischen Prozess unterliegt als das Gliedmaßenskelett …“
QUELLE: Lian ZC, Wu EH. (1986). Osteoporose – ein frühes radiologisches Zeichen einer endemischen Fluorose. Skeletal Radiology 15:350-3.

„Die Osteosklerose war besonders ausgeprägt in den axialen Knochen der Wirbelsäule, des Beckens und der Rippen … Die Besonderheit der peripheren Osteomalazie war ihre häufige Verbindung mit axialer Osteosklerose … Einige Fälle zeigten ausschließlich axiale Osteosklerose, andere axiale Osteosklerose in Verbindung mit peripherer Osteoporose oder Osteomalazie.“
QUELLE: Daijei H. (1984). Weitere Beobachtungen zu radiologischen Veränderungen der endemischen lebensmittelbedingten Skelettfluorose. Fluorid 17: 9-14.

„Die Intensität der Veränderungen ist im Rumpfskelett am ausgeprägtesten und nimmt zur Peripherie hin ab.“
QUELLE: Morris JW. (1965). Skelettfluorose bei Indianern im amerikanischen Südwesten. American Journal of Roentgenology, Radium Therapy & Nuclear Medicine 94: 608-615.

3) Studien an Personen mit erhöhtem Fluoridgehalt im Wasser

„Je nachdem, welche Fluoridexpositionsmethode verwendet wird, können aus dieser Studie zwei verschiedene Schlussfolgerungen gezogen werden. Wenn das ökologische Maß (Wohnort) verwendet wird, dann erhöht die Exposition gegenüber höheren Fluoridkonzentrationen in kommunalen Wassersystemen die Knochenmineraldichte der Lendenwirbelsäule und des proximalen Oberschenkelknochens. Wenn das individuelle Maß (tägliche Fluoridaufnahme) verwendet wird, dann erhöht die Exposition gegenüber höheren Fluoridkonzentrationen in kommunalen Wassersystemen verringert die Knochenmineraldichte des Unterarms… Die anatomischen Unterschiede, die sowohl in der Analyse auf ökologischer als auch auf individueller Ebene festgestellt wurden, können teilweise durch Unterschiede in den Anteilen von kortikalem und trabekulärem Knochen an jeder Stelle erklärt werden. Kortikaler Knochen macht je nach Interessensregion 50 bis 95 % des Unterarms aus, während nur 10 bis 33 % der Wirbel aus kortikalem Knochen bestehen … Die unterschiedliche Wirkung von Fluorid auf kortikalen und trabekulären Knochen wurde in einer kürzlich durchgeführten klinischen Studie nachgewiesen, in der Fluorid als Therapie gegen Osteoporose eingesetzt wurde.“
QUELLE: Phipps KR, et al. (1998). Der Zusammenhang zwischen wasserbasiertem Fluorid und Knochenmineraldichte bei älteren Erwachsenen. Journal of Dental Research 77:1739-1748.

„Junge Frauen in der Gemeinde mit höherem Fluoridgehalt hatten eine deutlich geringere mittlere Knochenmasse als Frauen in den Kontroll- und den kalziumreicheren Gemeinden. Darüber hinaus war der mittlere Verlust an Radiusknochen (hauptsächlich Kortikalis), ausgedrückt als absolute Differenz oder Verlustprozentsatz, bei Frauen in der Gemeinde mit höherem Fluoridgehalt größer als bei Frauen in den Kontroll- und den kalziumreicheren Gemeinden … Abgesehen von der höheren Fluoridexposition konnten wir keinen Grund feststellen, warum Frauen in der Gemeinde mit höherem Fluoridgehalt einen größeren Verlust an Knochenmasse aufweisen sollten als Frauen in den beiden anderen Gemeinden.“
QUELLE: Sowers MR, et al. (1991). Eine prospektive Studie über Knochenmineralgehalt und Frakturen in Gemeinden mit unterschiedlicher Fluoridexposition. American Journal of Epidemiology 133: 649-660.

„Das Leben in einer Gemeinde mit hohem Fluoridgehalt im Wasser war mit einer Verringerung der Knochenmasse verbunden* … eine Frau aus Lordsburg (Gemeinde mit hohem Fluoridgehalt, 3.5 ppm) hatte ungefähr 7 % weniger Knochenmasse als eine Frau aus Deming (Gemeinde mit niedrigem Fluoridgehalt) mit ähnlichem Gewicht und ähnlichem Alter seit der Menopause … Der negative Zusammenhang, den wir zwischen Fluoridexposition und Knochenmasse fanden, war kein erwartetes Ergebnis, da diese Studie durch die Hypothese angeregt wurde, dass Fluorid tatsächlich allgemeine Osteopenie des Skeletts verhindern kann, indem es die kortikale Knochenmasse erhöht. Wir können dieses Ergebnis jedoch nicht auf Voreingenommenheit oder Zufallsfehler zurückführen, da die anderen signifikanten Ergebnisse mit theoretischen Überlegungen und früheren Untersuchungen übereinstimmten.“ (*„Für diese Studie wurde die Knochenmasse des distalen Radius (75 % kortikaler Knochen) als Maß für kortikale Knochenostopenie verwendet.“)
QUELLE: Phipps KR, Burt BA. (1990). Wasserbasiertes Fluorid und kortikale Knochenmasse: ein Vergleich zweier Gemeinschaften. Journal of Dental Research 69: 1256-1260.

„Wenn therapeutische Fluoriddosen (in klinischen Studien) eine unterschiedliche Wirkung auf die kortikale und trabekuläre Knochenmasse haben, kann auch bei niedrigeren Dosen eine unterschiedliche Wirkung festgestellt werden.“
QUELLE: Phipps KR, Burt BA. (1990). Wasserbasiertes Fluorid und kortikale Knochenmasse: ein Vergleich zweier Gemeinschaften. Journal of Dental Research 69: 1256-1260.