czytaj PDF - Endokrynologia Pediatryczna

Vol. 5/2006 Nr 1(14)
Endokrynologia Pediatryczna
Pediatric Endocrinology
Ocena znaczenia osteoprotegeryny w etiopatogenezie niskiej masy kostnej
u dzieci i młodzieży
Evaluation of osteoprotegerin significance in etiopathogenesis of low bone
mass in children and adolescents
Danuta Chlebna-Sokół, 1Agnieszka Rusińska, 1Izabela Michałus, 2Andrzej Lewiński, 2Arkadiusz
Zygmunt
1
1
2
Klinika Propedeutyki Pediatrii i Chorób Metabolicznych Kości Katedry Pediatrii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi
Klinika Endokrynologii i Chorób Metabolicznych Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, Instytut Centrum Zdrowia Matki Polki
Adres do korespondencji:
Prof. dr hab. n. med. Danuta Chlebna-Sokół, Klinika Propedeutyki Pediatrii i Chorób Metabolicznych Kości Uniwersytetu
Medycznego w Łodzi, ul. Sporna 36/50, 91-738 Łódź, e-mail: [email protected]
Słowa kluczowe: dzieci, osteoporoza, osteoprotegeryna, wskaźniki gospodarki mineralnej
Key words: children, osteoporosis, osteoprotegerin, mineral metabolism markers
Praca finansowana ze środków budżetowych Ministerstwa Nauki i Informatyzacji jako projekt badawczy Nr 3P05E 05624
STRESZCZENIE/
STRESZCZENIE/ABSTRACT
Celem pracy jest ocena udziału osteoprotegeryny w etiopatogenezie pierwotnych zaburzeń mineralizacji kośćca u
dzieci. Materiał i metody. Badaniami objęto 80 pacjentów w wieku 5–18 lat. W grupie tej było 50 dzieci z samoistnym
obniżeniem gęstości mineralnej kośćca (18 z osteoporozą i 32 z osteopenią) oraz 30 z prawidłową masą kostną,
uznanych za zdrowe, które stanowiły grupę porównawczą. Gęstość mineralną kośćca oceniono na podstawie badania
densytometrycznego metodą absorpcjometrii promieniowania X o podwójnej energii (DXA) w programie Total body
i AP Spine. Osteoporozę rozpoznawano, gdy przy współistnieniu innych objawów klinicznych wskaźnik Z-score
znajdował się poniżej -2,0, a osteopenię dla wartości Z-score poniżej -1,0 do -2,0. U wszystkich dzieci oznaczono
stężenie osteoprotegeryny (osteoprotegerin – OPG) oraz receptora sRANKL (soluble receptor activator of nuclear
factor-κB ligand) w surowicy metodą ELISA (Biomedica). Obliczono również wskaźnik osteoprotegeryna/receptor
sRANKL. Uzyskane wyniki odniesiono do wartości gęstości mineralnej kośćca, stężenia hormonów kalciotropowych
i markerów obrotu kostnego. Wyniki. Stwierdzono istotną statystycznie różnicę pomiędzy grupami w zakresie
wskaźnika osteoprotegeryna/receptor sRANKL; u dzieci z osteoporozą wynosił on średnio 9,4, z osteopenią 21,6, a
w grupie porównawczej 14,2 (p<0,05). Natomiast w zakresie stężeń OPG i sRANKL nie stwierdzono takich różnic
pomiędzy grupami. U dzieci z niską masą kostną wykazano dodatnią korelację pomiędzy OPG i wskaźnikiem
OPG/sRANKL a gęstością mineralną (AP Spine Z-score). Ponadto w tej grupie pacjentów zauważono istotne
zależności pomiędzy OPG i sRANKL a badanymi hormonami kalciotropowymi i markerami obrotu kostnego.
Wnioski. Przeprowadzone badania wskazują, iż układ osteoprotegeryny jest istotnym czynnikiem mającym udział w
powstawaniu samoistnych zaburzeń mineralizacji szkieletu u dzieci.
Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):39-47
Vol. 5/2006, Nr 1(14)
39
Praca oryginalna
Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):39-47
The aim of the study was to determine osteoprotegerin contribution to the etiopathogenesis of primary bone
mineralization disorders in children. Patients and methods. The study comprised 80 patients, 5-18 years of age. In
this group there were 50 children with idiopathic decrease in bone mineral density (18 with osteoporosis and 32 with
osteopenia) and 30 with normal bone mass, recognized as healthy controls. Bone mineral density was assessed on the
basis of dual X-ray absorptiometry. Osteoporosis was diagnosed when coincidentally with other clinical symptoms
of bone disease Z-score index for bone mineral density was below -2.0, and osteopenia for Z-score between -1.0 and
-2.0. In all children osteoprotegerin (OPG) and soluble receptor activator of nuclear factor-κB ligand (sRANKL)
concentrations in serum were assessed by means of enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Osteoprotegerin/
sRANKL ratio was also determined. The obtained results were compared with values of bone mineral density,
concentration of calcitropic hormones and markers of bone turnover. Results. A statistically significant difference
was found between groups in relation to osteoprotegerin/sRANKL ratio; the mean value in children with osteoporosis
was 9.4, in patients with osteopenia 21.6, and in controls 14.2 (p<0.05), whereas in relation to OPG and sRANKL
concentrations we did not find such differences between groups. In children with low bone mass we revealed a positive
correlation between OPG and OPG/sRANKL ratio, and mineral density (AP Spine Z-score). Moreover, in this group
of patients a significant correlation between OPG, sRANKL, calcitropic hormones and markers of bone turnover
was observed. Conclusions. Studies we performed point out that osteoprotegerin is a key factor affecting idiopathic
mineral disorders of skeleton in children.
Pediatr. Endocrinol., 5/2006;1(14):39-47
Wstęp
Choroby metaboliczne kości obecnie są coraz częściej rozpoznawane w wieku rozwojowym
i stanowią istotny problem w praktyce lekarskiej.
U dzieci i młodzieży zaburzenia te występują
przede wszystkim jako wtórne, czyli w przebiegu
innych chorób; znacznie rzadziej rozpoznawane są
jako pierwotne, wśród których szczególne znaczenie kliniczne posiada osteoporoza samoistna. Choroba ta początkowo rozwija się skrycie i może długo pozostać bezobjawowa. W tym czasie następuje
stopniowe pogłębianie się obniżenia gęstości mineralnej kośćca w stosunku do wartości odpowiednich
dla wieku i płci. Zaawansowany niedobór masy
kostnej prowadzi do powtarzających się mikrozłamań złamań jawnych klinicznie, które sprzyjają powstawaniu postępujących i nieodwracalnych deformacji szkieletu.
Etiopatogeneza samoistnej osteoporozy nie została jak dotąd w pełni wyjaśniona, pomimo iż podjęto liczne badania w celu poszukiwania jej przyczyn. Często sugeruje się podłoże hormonalne
– pewną dysharmonię rozwojową związaną ze skokiem pokwitaniowym, a także wpływ modyfikowalnych czynników, wśród których wymieniane
są: dieta, odpowiednie zaopatrzenie w składniki odżywcze, sole mineralne i witaminy, a także aktywność ruchowa. W ostatnich latach pojawiły się prace
o wpływie cytokin na występowanie zaburzeń gęstości mineralnej kośćca. Najbardziej aktualne doniesienia z piśmiennictwa wskazują na istotne znaczenie osteoprotegeryny – inhibitora różnicowania i
aktywacji osteoklastów [1, 2, 3, 4, 5, 6].
40
W latach 90-tych odkryto, że przebieg osteoklastogenezy i aktywacja osteoklastów zależy od oddziaływania między sobą komórek poprzez związane z błonami komórkowymi receptory i ligandy. Ostatnie badania doprowadziły do scharakteryzowania nowego układu polipeptydów, w skład którego wchodzą: receptor RANK (receptor activator
of nuclear factor-(B), osteoprotegeryna (osteoprotegerin – OPG) oraz ligand dla receptora RANK
(RANKL) [1, 7, 8, 9, 10, 11]. Układ RANK, OPG,
RANKL to trzy elementy regulujące tworzenie, łączenie, aktywację i proces apoptozy osteoklasta.
Receptor RANK należy do rodziny receptorów dla
TNF i jest obecny w błonie komórkowej dojrzałych
osteoklastów i ich prekursorów [1, 6, 11]. Ligand
receptora RANK/OPG (RANKL/OPGL) jest syntetyzowany przez osteoblasty lub komórki zrębu szpiku. Jest to polipeptyd należący do rodziny czynnika
martwicy nowotworów. Po jego połączeniu z receptorem RANK dochodzi do różnicowania się prekursorów osteoklastów w jednojądrzaste osteoklasty,
a następnie ich fuzji w wielojądrzaste osteoklasty
oraz ich aktywacji [1, 11]. Osteoprotegeryna została opisana jako czynnik hamujący osteoklastogenezę. Podobnie jak RANK należy do receptorów dla
TNF. Jest konkurencyjnym, rozpuszczalnym receptorem, który wiąże się kompetencyjnie z RANKL.
Powoduje to zahamowanie osteoklastogenezy [1, 6,
12]. Ekspresja RANK na osteoklastach jest stała,
natomiast RANKL i OPG są regulowane przez wiele czynników osteotropowych [1, 5, 11].
Większość przeprowadzonych badań dotyczących osteoprotegeryny, których wyniki są dostępne
w piśmiennictwie, analizuje zachowanie się układu
Chlebna-Sokół D. i inni – Ocena znaczenia osteoprotegeryny w etiopatogenezie niskiej masy kostnej u dzieci i młodzieży
RANK/RANKL/OPG we wtórnych zaburzeniach
gęstości mineralnej kośćca [2, 7, 10, 13, 14, 15, 16,
17]. Rozpoczęto również badania nad klinicznym
zastosowaniem osteoprotegeryny, a także farmakologiczną modyfikacją układu RANK/RANKL/
OPG, co ma na celu leczenie chorób metabolicznych kości takich jak osteoporoza, przerzuty nowotworowe do kości [3,18].
Badania takie do tej pory prowadzone były
głównie u dorosłych. Dlatego podjęliśmy próbę
oceny znaczenia osteoprotegeryny w etiopatogenezie pierwotnych zaburzeń mineralizacji kośćca
u dzieci poprzez analizę związku jej stężenia z gęstością mineralną, hormonami kalciotropowymi i
markerami obrotu kostnego.
Materiał i metody
Badaniami objęto 80 pacjentów w wieku 5–18
lat. W grupie tej było 50 dzieci z samoistnym obniżeniem gęstości mineralnej kośćca (18 z osteoporozą i 32 z osteopenią) oraz 30 z prawidłową masą
kostną, uznanych za zdrowe, które stanowiły grupę
porównawczą.
Rozpoznanie samoistnej osteoporozy lub osteopenii postawiono na podstawie kompleksowych
badań klinicznych, biochemicznych i densytometrycznych. Wykluczono czynniki mogące powodować wtórne zaburzenia mineralizacji a mianowicie: przewlekłą steroidoterapię, długoczasowe
unieruchomienie oraz choroby przewlekłe sprzyjające wystąpieniu osteoporozy takie jak choroby
nadnerczy, tarczycy, przytarczyc, hipogonadyzm,
cukrzyca, jadłowstręt psychiczny, zespół złego
wchłaniania, choroby wątroby, nerek. Do badań nie
kwalifikowano również dzieci z ostrymi i przewlekłymi chorobami zapalnymi, a także z gojącymi się
„świeżymi” złamaniami kości; celem wykluczenia
utajonego procesu zapalnego oznaczono liczbę leukocytów we krwi obwodowej, stężenie białka C-reaktywnego w surowicy oraz OB.
Grupę porównawczą stanowiły dzieci uznane za
zdrowe, u których nie stwierdzono objawów żadnej
choroby a wyniki podstawowych badań laboratoryjnych (w tym wskaźników stanu zapalnego) oraz
densytometrii kośćca były prawidłowe.
Na przeprowadzenie badań uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi (Nr RNN/154/02KE). Rodzice wyrazili pisemną zgodę na udział dziecka w badaniu.
U wszystkich dzieci przeprowadzono szczegółowe badania ankietowe obejmujące między innymi
sposób żywienia (w tym spożycie dzienne wapnia),
aktywność ruchową, choroby przebyte, uwarunkowania rodzinne. Oprócz badania fizycznego wykonywano również podstawowe pomiary antropometryczne
wysokości i masy ciała, oceniano stopień zaawansowania w dojrzewaniu płciowym zgodnie z przyjętymi kryteriami Tannera. Do badań nie kwalifikowano
dzieci z zaburzeniami rozwoju somatycznego.
Wykonano także badanie densytometryczne
kośćca metodą absorpcjometrii podwójnej energii promieniowania rentgenowskiego (dual energy
X-ray absorptiometry – DXA) aparatem DPX firmy
Lunar (USA). Oceniano gęstość mineralną kośćca
(bone mineral density – BMD) całego ciała (program Total body) i odcinka lędźwiowego kręgosłupa (program AP Spine). Wartości BMD w obydwu
projekcjach interpretowano jako wskaźnik Z-score czyli odniesienie do wartości referencyjnych dla
wieku i płci. Wskaźniki Z-score były wyliczane automatycznie w programie pediatrycznym w oparciu
o wartości odniesienia dostarczone przez producenta, a następnie dodatkowo wyniki były weryfikowane przez porównanie z normami dla dzieci polskich.
Osteoporozę rozpoznawano, gdy objawy kliniczne
u dzieci współistniały z niską masą kostną, czyli przy wartościach Z-score < -2,00 (poniżej 2 jednostek znormalizowanych odchylenia standardowego), zaś osteopenię gdy wskaźnik ten znajdował się
w przedziale od poniżej -1,00 do -2,00 (przynajmniej w jednej projekcji). W grupie porównawczej
wskaźnik Z-score był wyższy od -1,00. Wyliczono
także i analizowano objętościową gęstość mineralną kręgosłupa lędźwiowego (volumetric bone mineral density – vBMD L2-L4) w g/cm3, korzystając
ze wzoru opracowanego przez Krogera i wsp. [19]:
vBMD = BMD x 4/( ? x w); gdzie w – średnia szerokość kręgów L2-L4.
Od każdego dziecka pobierano próbkę krwi żylnej rano na czczo. Po odwirowaniu surowicę zamrażano i przechowywano w temperaturze poniżej -200C do czasu analizy. Zamrożone próbki surowicy i zestawy do badań przenoszono do temperatury pokojowej na 30 minut przed rozpoczęciem
procedury badawczej. Wszystkie oznaczenia wykonywano ściśle według protokołów podanych przez
producenta. Stężenie osteoprotegeryny i sRANKL
określano immunoenzymatyczną metodą ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay). Stężenie osteoprotegeryny oznaczano zestawem OSTEOPROTEGERIN firmy Biomedica (Austria). Próg
czułości metody wynosił 0,14 pmol/l, współczynnik zmienności wewnątrzoznaczeniowej < 10%
41
Praca oryginalna
Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):39-47
oraz zmienności międzyoznaczeniowej <8%. Stężenie sRANKL oznaczano zestawem sRANKL firmy Biomedica (Austria). Próg czułości metody wynosił 0,08 pmol/l, współczynnik zmienności wewnątrzoznaczeniowej <5% oraz zmienności międzyoznaczeniowej < 9%.
Określono także, wykorzystując komercyjnie dostępne zestawy, stężenie w surowicy metabolitu wątrobowego witaminy D – 25OHD (metodą radiokompetycyjną) i metabolitu nerkowego – 1,25(OH)2D (metodą ELISA) oraz parathormonu – PTH (metodą chemiluminescencyjną). Ponadto oznaczono markery obrotu kostnego, takie
jak osteokalcyna (metodą ELISA), izoenzym kostny fosfatazy zasadowej – IzKFZ (metodą ELISA) i
oraz usieciowany N-końcowy telopeptyd kolagenu
typu I – NTx w moczu (metodą immunochemiluminescencyjną).
Analizę statystyczną wykonano przy użyciu pakietu Statistica 6.1. Wyliczono indeks bioaktywności osteoprotegeryny (wskaźnik OPG/receptor)
jako iloraz stężenia OPG i czynnika ją wiążącego
sRANKL (wskaźnik OPG/sRANKL). Z uzyskanych w badanych grupach indywidualnych wartości
obliczono średnią arytmetyczną (x) oraz odchylenie standardowe (SD). Hipotezę o braku różnic poszczególnych parametrów od rozkładu normalnego
badano testem Shapiro-Wilka. Jednorodność wariancji oceniano testem Fishera-Snedecora. Hipotezy statystyczne weryfikowano testami dla grup o
małej liczebności. Wartości średnie mierzonych parametrów porównywano stosując nieparametryczną
analizę wariancji (ANOVA). Zależności pomiędzy
badanymi cechami oceniano wykorzystując współczynnik korelacji R Spearmana. Wyniki uznawano
za istotne statystycznie dla p<0,05.
Tabela I. Charakterystyka badanych grup dzieci – zestawienie wartości średnich
Table I. Characteristics of the studied groups of children
Osteoporoza
N=18
Osteopenia
N=32
Grupa porównawcza
N=30
Wiek [lata]
13,8 (6 – 18)
11,8 (5 – 18)
13,0 (5 – 18)
Masa ciała [kg]
49,4 (18 – 95)
41,2 (14 – 85)
51,0 (18 – 85)
Wysokość ciała [cm]
157 (118-185)
148 (102-182)
159 (120-170)
3,1 (1-5)
2,2 (1-5)
2,8 (1-5)
Masa ciała [kg]
49,4 (18 – 95)
41,2 (14 – 85)
51,0 (18 – 85)
Wysokość ciała [cm]
157 (118-185)
148 (102-182)
159 (120-170)
0,921 +/- 0,145 *
0,888 +/- 0,118 *
1,033 +/- 0,156
-1,24 +/- 0,75 *
-0,64 +/- 0,61 *
0,66 +/- 0,89 *
0,762 +/- 0,198 *
0,725 +/- 0,178 *
0,973 +/- 0,248 *
-2,52 +/- 0,55 *
-1,49 +/- 0,26 *
0,41 +/- 0,15 *
0,269 +/- 0,05 *
0,266 +/- 0,04 *
0,314 +/- 0,05 *
25OHD [ng/ml]
32 +/- 21
35 +/- 21
32 +/- 20
1,25(OH)2D [ng/ml]
42 +/- 16
47 +/- 20
44 +/- 21
PTH [pg/ml]
26 +/- 10
26 +/- 13
32 +/- 14
Osteokalcyna [ng/ml]
106 +/- 41
96 +/- 50
109 +/- 57
IzKFZ [U/l]
95 +/- 41
119 +/- 55
104 +/- 39
712 +/- 586
742 +/- 538
501 +/- 385
Badana zmienna
Faza pokwitania [wg Tannera]
Total body
AP Spine
[g/cm2]
[Z-score]
[g/cm2]
[Z-score]
AP Spine vBMD [g/cm3]
NTx/kr [pmol/μmol]
Wyniki wyrażone jako średnia (zakres) lub średnia +/- odchylenie standardowe
* p<0,01(ANOVA)
42
Chlebna-Sokół D. i inni – Ocena znaczenia osteoprotegeryny w etiopatogenezie niskiej masy kostnej u dzieci i młodzieży
Wyniki
Charakterystykę badanych pacjentów, jak również średnie wartości gęstości mineralnej kośćca
oraz wskaźników biochemicznych przedstawiono
w tabeli I. Dzieci z osteoporozą, osteopenią i dzieci
zdrowe nie różniły się istotnie pod względem wieku, rozwoju somatycznego - wysokości i masy ciała, jak również średnich wartości hormonów kalciotropowych i wskaźników obrotu kostnego; różnice
istotne statystycznie dotyczyły jedynie gęstości mineralnej kośćca (p<0,01).
Badania wykazały, iż średnie stężenie osteoprotegeryny u dzieci z osteoporozą wynosiło 3,02 pmol/l,
u dzieci z osteopenią 3,89 oraz 3,74 u dzieci zdrowych, natomiast stężenie receptora sRANKL wynosiło odpowiednio 0,31 vs 0,25 vs 0,36 pmol/l;
różnice te nie były jednak znamienne statystycznie (ryc. 1). Istotną statystycznie różnicę pomiędzy
grupami stwierdzono natomiast w zakresie wskaźnika osteoprotegeryna/sRANKL. Wskaźnik ten był
najniższy u dzieci z osteoporozą – wynosił 9,4, najwyższy u dzieci z osteopenią – 21,6, a w grupie porównawczej wynosił 14,2 (p<0,05) – ryc 1.
Analiza związku osteoprotegeryny z masą kostną wykazała, iż u dzieci z obniżoną gęstością mineralną stężenie osteoprotegeryny oraz wskaźnik
OPG/sRANKL korelują znamiennie dodatnio z
Z-score dla BMD w projekcji AP Spine. Takiej zależności nie obserwowano u dzieci zdrowych (tabela II).
Oceniając zależności pomiędzy układem OPG
a hormonami kalciotropowymi stwierdzono ujemną korelację stężenia sRANKL oraz OPG z 25OHD
w surowicy zarówno u dzieci z niską masą kostną
jak i zdrowych. Współczynnik korelacji był wyższy
dla sRANKL aniżeli dla OPG, a zależność ta była
silniejsza u dzieci zdrowych aniżeli u chorych. Ponadto u dzieci chorych wykazano ujemną korelację
wskaźnika OPG/sRANKL ze stężeniem PTH oraz
ujemną korelację tego wskaźnika z markerem resorpcji (NTx), a także dodatnią korelację stężenia
sRANKL z markerami kościotworzenia (znamienną
dla osteokalcyny i na granicy istotności statystycznej dla izoenzymu kostnego fosfatazy zasadowej)
– tabela III.
Omówienie wyników
Autorzy większości opublikowanych w piśmiennictwie badań klinicznych dotyczących osteoprotegeryny zajmowali się jej udziałem w meta-
Rycina 1. Średnie stężenie osteoprotegeryny, sRANKL oraz
wskaźnika OPG/sRANKL w badanych grupach dzieci
Figure 1. Mean values of serum of OPG, sRANKL, OPG/
sRANKL index in studied groups of children
43
Praca oryginalna
Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):39-47
bolizmie kostnym u osób dorosłych [7, 9, 10, 16,
20]. W niektórych doniesieniach omawiano wyniki dzieci z wtórnymi zaburzeniami gospodarki mineralnej [14, 21]. Natomiast w prezentowanej pracy podjęto próbę oceny znaczenia układu osteoprotegeryny w pierwotnych, samoistnych zaburzeniach
gospodarki mineralnej u dzieci. Na podstawie wyników naszych badań można wnioskować, iż układ
ten jest bezpośrednio związany z etiopatogenezą
zaburzeń kostnych w badanej grupie pacjentów.
Stężenie osteoprotegeryny oraz wskaźnik OPG/
sRANKL korelowały bowiem znamiennie dodatnio
z bardzo czułym wskaźnikiem gęstości mineralnej
u dzieci jakim jest Z-score dla kręgosłupa lędźwiowego. A zatem niedobór osteoprotegeryny – inhibitora osteoklastogenezy jest związany z obniżaniem
się gęstości mineralnej kośćca u dzieci. Ponadto istniały różnice we wskaźniku OPG/sRANKL pomiędzy dziećmi z osteoporozą, osteopenią i w grupie
porównawczej: u dzieci z osteopenią stężenie było
najwyższe, zaś u dzieci z osteoporozą najniższe.
Być może, iż w pierwszym etapie obniżania się gęstości mineralnej (osteopenia) narasta „ochronnie”
stężenie i aktywność OPG, natomiast w kolejnym
(osteoporoza) mechanizmy homeostazy ustroju wyczerpują się. Nie można wykluczyć też takiego mechanizmu, że czynnik przyczynowy OP jest tak silny, iż bariera zostaje przełamana i następuje spadek
aktywności OPG, nasilenie resorpcji i obniżenie gęstości mineralnej co prowadzi do jawnej klinicznie
osteoporozy. Są to tylko hipotezy, które wymagałaby potwierdzenia w prospektywnych badaniach
długofalowych.
Z dostępnego piśmiennictwa wynika, iż wskaźnik RANKL/OPG jest niezbędnym modulatorem
biologii osteoklasta i jakiekolwiek czynniki mające
wpływ na RANKL, osteoprotegerynę lub obydwa
te elementy układu są w stanie regulować różnico-
Tabela II. Współczynniki korelacji R Spearmana pomiędzy stężeniem OPG, sRANKL i wskaźnikiem OPG/sRANKL a gęstością
mineralną kośćca
Table II. Spearman R correlation coefficients between serum concentration of OPG, sRANKL and OPG/sRANKL index, and bone
mineral density
Część 1. Dzieci z obniżoną masą kostną – Z-score < -1,0 (N=50)
Part 1. Children with osteoporosis and osteopenia – with Z-score < -1,0 (N=50)
OPG [pmol/l]
Gęstość mineralna kośćca
Total body
AP Spine
vBMD
sRANKL [pmol/l]
Wskaźnik OPG/sRANKL
R
p
R
p
R
p
g/cm2
-0,15
n.s.
0,06
n.s.
-0,02
n.s.
Z-score
0,06
n.s
-0,01
n.s.
0,01
n.s.
g/cm2
-0,06
n.s.
0,01
n.s.
0,16
n.s.
Z-score
0,34 *
0,01
-0,11
n.s.
0,36 *
0,01
g/cm3
-0,06
n.s.
-0,08
n.s.
0,20
n.s.
Część 2. Dzieci zdrowe – Z-score > -1,0 (N=30)
Part 2. Control group – Z-score > -1,0 (N=30)
OPG [pmol/l]
Gęstość mineralna kośćca
Total body
AP Spine
vBMD
Wskaźnik OPG/sRANKL
R
p
R
p
R
p
g/cm2
-0,17
n.s.
-0,02
n.s.
0,03
n.s.
Z-score
-0,10
n.s
0,02
n.s.
0,04
n.s.
g/cm2
-0,26
n.s.
0,01
n.s.
-0,05
n.s.
Z-score
-0,16
n.s.
0,05
n.s.
-0,07
n.s.
g/cm3
-0,28
n.s.
-0,01
n.s.
-0,07
n.s.
* p <0,05
n.s. – wartość nieistotna statystyczni
44
sRANKL [pmol/l]
Chlebna-Sokół D. i inni – Ocena znaczenia osteoprotegeryny w etiopatogenezie niskiej masy kostnej u dzieci i młodzieży
wanie, aktywację i apoptozę osteoklasta [1, 22, 23].
Na wzrost ekspresji RANKL mRNA na osteoblastach mają wpływ między innymi prozapalne cytokiny: IL-1, IL-6, IL-11, onkostatyny, TNF?, PGE2,
a także hormony steroidowe, dexametazon, 1,25(OH)2D [1, 5, 6, 20]. Produkcja osteoprotegeryny
jest pobudzana przez IL-1, TNF, 1,25-(OH)2D, 17ßestradiol, VIP, a hamowana przez PGE2, glikokortykosteroidy, PTH, 1,25-(OH)2D [1, 2, 3, 17]. Badania nad czynnikami regulującymi ten układ nadal
trwają przynosząc nowe odkrycia. W niniejszych
badaniach stwierdzono również wyraźny związek
układu osteoprotegeryny z czynnikami osteotropowymi. Najsilniejsza i ujemna zależność dotyczyła
sRANKL i 25OHD, zwłaszcza u dzieci zdrowych:
im gorsze było zaopatrzenie organizmu w witami-
nę D tym większa ekspresja RANKL, a tym samym
wyższe stężenie sRANKL w surowicy, z czym wiąże się bardziej nasilona osteoklastogeneza. Równolegle, wyrównawczo, chociaż w mniejszym stopniu
(korelacja słabsza) zwiększeniu ulegało stężenie
OPG. W piśmiennictwie opisywany jest związek
układu OPG z 1,25-(OH)2D (pobudzanie RANKL,
pobudzanie lub hamowanie OPG) [1, 5, 6]; w grupie badanych przez nas dzieci takich zależności nie
obserwowano. Natomiast podobnie jak inni autorzy
stwierdziliśmy ujemną korelację pomiędzy wskaźnikiem OPG/sRANKL, a stężeniem PTH [4, 11].
Spostrzeżenie to wydaje się być korzystnym zjawiskiem dla utrzymania normokalcemii, gdyż w sytuacji zwiększonego wydzielania PTH obniża się aktywność inhibitora osteoklastogenezy, a zatem sta-
Tabela III. Współczynniki korelacji R Spearmana pomiędzy stężeniem OPG, sRANKL i wskaźnikiem OPG/sRANKL a hormonami
kalciotropowymi i markerami obrotu kostnego
Table III. Spearman R correlation coefficients between the concentration of OPG, sRANKL and OPG/sRANKL index, and
calciotropic hormones and bone turnover markers
Część 1. Dzieci z obniżoną masą kostną – Z-score < -1,0 (N=50)
Part 1. Children with osteoporosis and osteopenia – with Z-score < -1,0 (N=50)
Wskaźnik biochemiczny
OPG [pmol/l]
sRANKL [pmol/l]
Wskaźnik OPG/sRANKL
R
p
R
p
R
p
25OHD [ng/ml]
-0,29 *
0,04
-0,32 *
0,02
-0,04
n.s.
1,25(OH)2D [ng/ml]
-0,04
n.s.
0,04
n.s.
-0,17
n.s.
PTH [pg/ml]
-0,14
n.s.
0,04
n.s.
-0,48 *
0,01
Osteokalcyna [ng/ml]
0,01
n.s.
0,45 *
0,005
-0,31
n.s.
IzKFZ [U/l]
0,13
n.s.
0,34
0,05
-0,26
n.s.
NTx/kr [pmol/μmol]
-0,08
n.s.
0,22
n.s.
-0,30 *
0,04
Część 2. Dzieci zdrowe – Z-score > -1,0 (N=30)
Part 2. Control group – Z-score > -1,0 (N=30
Wskaźnik biochemiczny
OPG [pmol/l]
sRANKL [pmol/l]
Wskaźnik OPG/sRANKL
R
p
R
p
R
p
25OHD [ng/ml]
-0,40 *
0,03
-0,62 *
0,0004
0,26
n.s.
1,25(OH)2D [ng/ml]
-0,13
n.s.
-0,29
n.s.
0,14
n.s.
PTH [pg/ml]
-0,34
n.s.
-0,11
n.s.
0,01
n.s.
Osteokalcyna [ng/ml]
0,23
n.s.
0,20
n.s.
0,02
n.s.
IzKFZ [U/l]
-0,14
n.s.
0,14
n.s.
-0,27
n.s.
NTx/kr [pmol/μmol]
0,27
n.s.
0,23
n.s.
0,01
n.s.
* p <0,05
n.s. – wartość nieistotna statystyczni
45
Praca oryginalna
je się możliwe uwalnianie wapnia z kości w procesie resorpcji. Potwierdzeniem tego wnioskowania było stwierdzenie ujemnej zależności pomiędzy OPG/sRANKL a wskaźnikiem resorpcji kości
(NTx w moczu) w grupach chorych dzieci, co należy tłumaczyć, że im mniejsza jest wartość wskaźnika OPG/sRANKL, a także stężenia OPG, tym bardziej nasilona jest resorpcja kości. W naszych badaniach układ osteoprotegeryny okazał się być także
ściśle związany z procesem kościotworzenia, gdyż
stężenie sRANKL korelowało znamiennie dodatnio
z markerami tworzenia kości, zwłaszcza ze stężeniem osteokalcyny w surowicy. Zależność ta dowodzi wyraźnie, iż układ OPG/RANK/RANKL pełni
istotną rolę w regulacji aktywności nie tylko osteoklastów, ale i osteoblastów, a tym samym pełni
funkcję sprzęgającą procesy resorpcji i kościotworzenia w przebudowie kości [1, 12].
Endokrynol. Ped., 5/2006;1(14):39-47
W celu potwierdzenia uzyskanych wyników
wskazane są dalsze badania w tym zakresie w większych grupach dzieci oraz poszukiwania bezpośrednich przyczyn zmian aktywności w układzie osteoprotegeryny u pacjentów z niską masą kostną.
Wnioski
1. Przeprowadzone badania wskazują, iż układ
osteoprotegeryny jest istotnym czynnikiem w powstawaniu pierwotnego obniżenia gęstości mineralnej kości u dzieci. 2. Zróżnicowanie stężeń oznaczonych składowych układu osteoprotegeryny w
grupach badanych dzieci pozwala na wnioskowanie
o ich związku z etiopatogenezą samoistnej osteoporozy i osteopenii.
PIŚMIENNICTWO/REFERENCES
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
46
Hofbauer L.C., Heufelder A.E.: The role of receptor activator of nuclear factor -(B ligand and osteoprotegerin in the pathogenesis and treatment of metabolic bone diseases. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2000:85, 2355-2363
Hofbauer L.C., Kuhne C.A., Viereck V.: The OPG/RANKL/RANK system in metabolic bone diseases. J. Musculoskelet. Neuronal Interact., 2004:3, 268-275
Hofbauer L.C., Schoppet M.: Clinical implications of the osteoprotegerin/RANKL/RANK system for bone and vascular diseases. JAMA, 2004:292, 490-495
Szulc P., Hofbauer L.C., Heufelder A.E., et al.: Osteoprotegerin serum levels in men: correlation with age, estrogen, and testosterone status. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2001: 86, 3162-3165
Yasuda H., Shima N., Nakagawa N., et al.: Identity of osteoclastogenesis inhibitory factor (OCIF) and osteoprotegerin (OPG):
a mechnism by which OPG/OCIF inhibits osteoclastogenesis in vitro. Endocrinol., 1998:139, 1329-1337
Yasuda H., Shima N., Nakagawa N., et al.: Osteoclast differentation factor is a ligand for osteoprotegerin/ osteoclastogenesis-inhibitory factor and is identical to TRANCE/RANKL. Cell Biol., 1998:95, 3597-3602
Browner W.S., Lui L.Y., Cummings S.R.: Associations of serum osteoprotegerin levels with diabetes, stroke, bone density,
fractures, and mortality in elderly women. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2001:86, 631-637
Naylor K.E., Rogers A., Fraser R.B., et al.: Serum osteoprotegerin as a determinant of bone metabolism in a longitudinal study of human pregnancy and lactation. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2003:88, 5361-5365
Oh E.S., Rhee E.J., Oh K.W., et al.: Circulating osteoprotegerin levels are associated with age, waist-to-hip ratio, serum total
cholesterol, and low-density lipoprotein cholesterol levels in healthy Korean women. Metabolism, 2005:54, 49-54
Oh K.W., Rhee E.J., Lee W.Y., et al.: Circulating osteoprotegerin and receptor activator of NF-kappaB ligand system are associated with bone metabolism in middle-aged males. Clin. Endocrinol., 2005:62, 92-98
Seck T., Diel I., Bismar H., et al.: Serum parathyroid hormone, but not menopausal status, is associated with the expression
of osteoprotegerin and RANKL mRNA in human bone samples. Eur. J. Endocrinol., 2001:145, 199-205
Udagawa N., Takahashi N., Yasuda H., et al.: Osteoprotegerin produced by osteoblasts is an important regulator in osteoclast development and function. Endocrinol., 2000:141, 3478-3484
Altun A., Ugur-Altun B., Tatli E.: Decreased serum osteoprotegerin levels in patients with cardiac syndrome X. J. Endocrinol.
Investig., 2004:27, 839-843
Ambroszkiewicz J., Gajewska J., Laskowska-Klita T., et al.: Biochemical bone resorption markers in children with osteosarcoma. Med. Wieku Rozwoj., 2004:8, 225-233
Han K.O., Choi J.T., Choi H.A., et al.: The changes in circulating osteoprotegerin after hormone therapy in postmenopausal
women and their relationship with oestrogen responsiveness on bone. Clin. Endocrinol. (Oxf), 2005:62, 349-353
Liu J.M., Zhao H.Y., Ning G., et al.: Relationships between the changes of serum levels of OPG and RANKL with age, menopause, bone biochemical markers and bone mineral density in Chinese women aged 20-75. Calcif. Tissue. Int., 2005:76,
1-6
Ueland T., Bollerslev J., Godang K., et al.: Increased serum osteoprotegerin in disorders characterized by persistent immune
activation or glucocorticoid excess - possible role in bone homeostasis. Eur. J. Endocrinol., 2001:145, 685-690
Chlebna-Sokół D. i inni – Ocena znaczenia osteoprotegeryny w etiopatogenezie niskiej masy kostnej u dzieci i młodzieży
[18] Coetzee M., Kruger M.C. Osteoprotegerin-receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand ratio: a new approach to osteoporosis treatment? South Med. J., 2004:97, 506-511
[19] Sluis I.M., Ridder M.A.J., Boot A.M., et al.: Reference data for bone density and body composition measured with dual energy X ray absorptiometry in white children and young adults. Arch. Dis. Child., 2002:87, 341-347
[20] Khosla S., Atkinson E.J., Dunstan C.R., et al.: Effect of estrogen versus testosterone on circulating osteoprotegerin and other
cytokine levels in normal elderly men. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2002:87, 1550-1554
[21] Misra M., Soyka L.A., Miller K.K., et al.: Serum osteoprotegerin in adolescent girls with anorexia nervosa. J. Clin. Endocrinol.
Metab., 2003: 88(8), 3816-3822
[22] Lacey D.L., Timms E., Tan H.L., et al.: Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulates osteoclast differentiation and activation. Cell, 1998:93, 165-176
[23] Theoleyre S., Wittrant Y., Tat S.K., et al.: The molecular triad OPG/RANK/RANKL: involvement in the orchestration of pathophysiological bone remodeling. Cytokine Growth Factor Rev., 2004:15, 457-475
47