Patofisiologi adalah istilah yang menggambarkan perubahan yang terjadi ketika proses biologis yang normal menjadi tidak normal. Oleh karena itu, patofisiologi osteoporosis mengacu pada perubahan-perubahan yang terjadi dalam tubuh sebagai akibat dari osteoporosis. Orang dengan kondisi ini menderita sejumlah gejala yang berkaitan dengan hilangnya kepadatan tulang, seringkali sebagai akibat dari kekurangan kalsium jangka panjang.
Osteoporosis sendiri memiliki beberapa gejala spesifik yang dapat dikenali pada penderita penyakit tersebut, salah satunya adalah tulang yang lebih rapuh. Kondisi ini mengakibatkan peningkatan risiko patah tulang akibat jatuh dan cedera lainnya. Fraktur yang berhubungan dengan osteoporosis cenderung terjadi pada tulang yang biasanya tidak rentan terhadap kerusakan akibat jatuh sederhana. Ini termasuk tulang pergelangan tangan, pinggul, tulang rusuk, dan tulang di tulang belakang.
Penyebab utama patofisiologi osteoporosis adalah ketidakseimbangan antara dua faktor yang berkaitan dengan pemeliharaan kepadatan tulang. Faktor-faktor tersebut adalah pembentukan tulang dan resorpsi tulang. Tulang sehat yang normal terus-menerus diperbaiki dan dirombak; beberapa perkiraan menunjukkan bahwa hingga sepuluh persen jaringan tulang menjalani proses ini dalam tubuh yang sehat.
Pembentukan tulang adalah proses di mana materi tulang disimpan oleh sel-sel yang disebut osteoblas. Resorpsi tulang adalah proses sebaliknya: sel-sel yang disebut osteoklas menyerap materi tulang. Kedua proses ini harus tetap dalam keseimbangan sempurna untuk menjaga tingkat kepadatan tulang yang sehat. Pada seseorang dengan osteoporosis, pembentukan tulang dan resorpsi tulang tidak seimbang, menyebabkan tulang menjadi kurang padat, lebih rapuh, dan lebih rentan patah.
Beberapa faktor yang berbeda dapat menyebabkan ketidakseimbangan antara deposisi dan resorpsi tulang. Salah satu yang paling umum adalah penurunan kadar estrogen yang terjadi pada wanita pasca-menopause. Pengurangan ini menyebabkan laju resorpsi tulang meningkat relatif terhadap laju pembentukan tulang.
Mekanisme umum lain dari patofisiologi osteoporosis adalah defisiensi kalsium. Materi tulang terus-menerus disimpan dan diserap kembali sebagian untuk menyediakan tubuh dengan pasokan kalsium yang dibutuhkan untuk tugas-tugas penting seperti kontraksi otot dan neurotransmisi. Tulang yang diserap kembali melepaskan kalsium, yang memasuki aliran darah dan didistribusikan ke sel-sel yang membutuhkannya. Ketika kalsium tidak disediakan oleh makanan, lebih banyak mineral harus dipertahankan dari tulang, dan proses ini mengurangi tingkat di mana materi tulang disimpan oleh osteoblas. Kekurangan ini dapat diperburuk oleh kekurangan vitamin D.
Organ lain, termasuk kelenjar tiroid dan paratiroid, mengeluarkan hormon yang mungkin berperan dalam patofisiologi osteoporosis. Kelenjar tiroid mengeluarkan hormon yang disebut kalsitonin, yang meningkatkan laju deposisi tulang oleh osteoblas. Kelenjar paratiroid mensekresi hormon paratiroid, yang memiliki banyak peran, termasuk meningkatkan kecepatan reabsorbsi materi tulang. Ketidakseimbangan kadar salah satu dari kedua hormon ini mungkin penting dalam perkembangan patofisiologi osteoporosis.