Лабораторная диагностика при остеопорозе

Остеопороз (ОП) – самое частое метаболическое заболевание скелета, характеризующееся прогрессирующим снижением костной массы в единице объема кости по отношению к нормальному показателю у лиц соответствующего пола и возраста, нарушением микроархитектоники костной ткани, приводящими к повышенной хрупкости костей и увеличению риска их переломов от минимальной травмы и даже без таковой.

В костной ткани постоянно идет процесс ремоделирования, т.е. резорбция (рассасывание) костной ткани и замещение ее новой тканью (костеобразование). В процессе ремоделирования различают следующие фазы: активация → резорбция  → фаза “обращения” → новообразование кости. В основе ОП лежит нарушение “равновесия”, отмечается повышенная резорбция и снижение костеобразования [1].

Лабораторная диагностика ОП

Цель лабораторной диагностики – исключение заболеваний, проявлением которых может быть остеопения (остеомаляция, болезнь Педжета, костные метастазы, миеломная болезнь и др.), установление причин вторичного ОП, а также — метаболическая характеристика ОП. Последняя важна не только для постановки диагноза, но и для выбора метода адекватной терапии и оценки ее эффективности.

Все методы исследования можно разделить  на три большие группы:

1) Оценка кальций-фосфорного обмена и кальций регулирующих гормонов;

2) Оценка биохимических маркеров костного метаболизма;

3) Дополнительные методы гормонального и биохимического анализа, направленные на выявление причины вторичного ОП.

Оценка состояния минерального обмена и кальций регулирующих гормонов

Кальций При первичном ОП уровень кальция в крови, как правило, в пределах нормы, хотя имеются отдельные сообщения о тенденции к его повышению при постменопаузальном ОП с высоким показателем костного обмена. Гиперкальциемия возможна у больных сенильным ОП при длительной иммобилизации после перелома шейки бедра. При первичном ОП гиперкальциурия характерна для тех его вариантов, которые характеризуются повышенным костным обменом.

Фосфор. При первичном ОП уровень фосфора в крови в большинстве случаев нормальный. Тенденция к его снижению отмечена у пожилых людей при сочетании ОП с остеомаляцией (остеопоромаляция). Для оценки почечной реабсорбции фосфора определяют его концентрацию в утренней моче.

Паратгормон (ПТГ) оказывает свое регулирующее влияние на ремоделирование костной ткани, имея точками приложения своего действия кость, почки, желудочно-кишечный тракт (в присутствии витамина D3паратгормон усиливает всасывание кальция). Главным показанием к исследованию ПТГ является наличие гиперкальциемии или пониженное содержание фосфора в крови. При постменопаузальном ОП уровень ПТГ чаще нормальный или пониженный, а при сенильном  и стероидном ОП, наоборот, — немного повышен.

Кальцитонин(КТ) – продуцируется парафолликулярными клетками щитовидной железы и оказывает следующее влияние на костную ткань и метаболизм кальция и фосфора:

• ингибирует деятельность остеокластов и тем самым – резорбцию костной ткани;
• стимулирует деятельность остеобластов, синтез костного матрикса и отложение    кальция в костях;
• снижает содержание кальция в крови, стимулируя поступление его в кости;
• стимулирует поглощение костями фосфора и снижает содержание фосфатов в крови;
• увеличивает экскрецию с мочой кальция, фосфора, натрия, магния, калия, воды;
• стимулирует превращение в почках неактивной формы витамина D3  в биологически активную _ 1,25 (ОН)2D3(кальцитриол) совместно с ПТГ.

Дигидроксивитамин D3 (активная форма витамина D3, гормон кальцитриол) образуется в организме после  ряда превращений экзогенного витамина D, либо поступающего с пищей витамина D2 (эргокальциферол), либо витамина D3 (холекальциферол), который синтезируется в коже под влиянием УФ лучей из провитамина D. Кальцитриол усиливает всасывание в кишечнике кальция и увеличивает реабсорбцию фосфатов в почечных канальцах, участвует в процессе дифференцировки остеокластов.

Оценка биохимических маркеров метаболизма костной ткани

Скорость формирования и резорбции костного матрикса может быть оценена несколькими путями: измерением ферментной активности остеобластов или остеокластов, а также определением компонентов клеточного матрикса, которые высвобождаются в процессе формирования или резорбции костной ткани.

Маркеры костного формирования

В настоящее время ни один из определяемых маркеров не отвечает всем требованиям, но многие из них хорошо отражают функцию остеобластов.

Щелочная фосфотаза (ЩФ) В клинической практике до сих пор используют определение общей ЩФ в крови как маркера костного обмена. При первичном ОП активность общей ЩФ, как правило, находится в пределах нормальных значений, а активность ее костного изофермента (который является наиболее адекватным из существующих в настоящее время маркеров формирования костной ткани) часто повышена у лиц с высоким костным обменом. Повышение активности ЩФ у больных ОП может быть проявлением свежих переломов костей или присоединением остеомаляции. Значительное повышение активности ЩФ наблюдается при первичном и вторичном гиперпаратиреозе, остеомаляции, связанной с дефицитом витамина D.

Остеокальцин (ОКЦ) – белок, составляющий большую часть неколлагенового белкового матрикса кости. Он является наиболее специфическим маркером остеобластической активности. При первичном ОП выявляется как нормальный, так и слегка повышенный уровень ОКЦ. Повышенное его содержание при первичном ОП обнаруживают у лиц с высоким уровнем костного обмена [2,5]. Повышенный уровень декарбоксилированного ОКЦ может свидетельствовать об увеличении риска возникновения переломов бедра при сенильном ОП [2,6].

Проведение сравнения значений сывороточного ОКЦ с показателями костного обмена выявили, что ОКЦ является хорошим маркером костного обмена, когда костеобразование и костная резорбция изменяются однонаправленно, и специфическим маркером костеобразования, когда имеется рассогласование процессов резорбции и формирования костной ткани.

Повышение концентрации сывороточного ОКЦ у женщин в поздней менопаузе коррелирует со снижением МПКТ в поясничном отделе позвоночника.

Пропептид проколлагена I типа (PICP) Коллаген составляет более 90% органического костного матрикса, при этом на коллаген I типа приходится 97 процентов. При первичном ОП содержание PICP в крови не меняется.  У пациентов с ОП обнаружено наличие умеренной корреляции между PICP и гистоморфометрическими показателями костеобразования.

Маркеры костной резорбции

Определение содержания кальция в утренней порции мочи является самым доступным и дешевым способом оценки резорбции костной ткани. Метод информативен в ситуациях с выраженной резорбцией кости, но недостаточно чувствителен при ОП. Кроме этого, маркером уровня костной резорбции служит содержание в крови кислой фосфатазы.

Оксипролин  Определяемый в моче оксипролин отражает суммарно функцию остеобластов (процесс формирования) и функцию остеокластов (процесс резорбции). Однако, доля оксипролина, образуемого в результате резорбции, превалирует. Более того, исследуя концентрацию оксипролина в моче, следует иметь в виду, что он не является строго специфичным маркером костного метаболизма, поскольку содержится, хотя и в меньшем количестве, во всех типах коллагеновых молекул. При первичном ОП его экскреция чаще находится в пределах нормы. Около 30% лиц с ОП имеют повышенную концентрацию оксипролина в моче, что соответствует форме ОП с повышенным уровнем костного метаболизма.

Поперечно-связанные соединения коллагена (collagen cross — links) Каждая молекула коллагена содержит ковалентные поперечные связи. Эти соединения идентифицированы как пиридинолин и дезоксипиридинолин. Первый находится в костной, хрящевой тканях и в малых количествах в других типах коллагена. Дезоксипиридинолин обнаруживается, исключительно, в костной ткани.

Общий пиридинолин и дезоксипиридинолин могут быть измерены в утренней порции мочи методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Этот метод считается общепринятым. Экскреция этих веществ — отличный маркер костного обмена в период до менопаузы и сразу после ее наступления.

В последние годы разработан иммуноферментный анализ с использованием моноклональных антител против пиридинолина или дезоксипиридинолина.

Поперечно-связывающие пептиды коллагена I типа Весьма ценным в диагностике ОП с повышенной костной резорбцией (сенильная и менопаузальная формы) оказалось определение в моче С–концевых  телопептидов (СТХ). Содержание последних тесно коррелирует с костными потерями в проксимальных отделах бедренной кости и значениями МПКТ поясничного отдела позвоночника. Более того, определение СТХ важно при оценке эффективности антирезорбтивной терапии и в выявлении больных с быстрой потерей костной массы “fast bone losers”. Особое значение в последнее время придают исследованию  N–концевых телопептидов (NTX), который является чувствительным предиктором высокого риска переломов костей у женщин в постменопаузе, неполучающих гормональную заместительную терапию (ГЗТ). У женщин в постменопаузе на фоне ГЗТ отмечается существенное снижение концентрации NTX, коррелирующее с увеличением МПКТ в поясничном отделе позвоночника и бедренной кости. Установлено, что высокий уровень NTX является предиктором хорошего ответа на ГЗТ.

Тартратрезистентная кислая фосфатаза (ТРКФ) вырабатывается остеокластами и также может быть использована, как маркер костной резорбции.

Клиническое значение маркеров костного обмена при остеопорозе

Среди маркеров состояния метаболизма костной ткани при первичном ОП “золотым стандартом” в настоящее время является определение деоксипиридинолина, телопептидов и ОКЦ.

Сочетание денситометрии и исследования биохимических маркеров костного метаболизма позволит получить более полную информацию о риске развития постменопаузального ОП, особенно у женщин с исходно умеренным снижением МПКТ. Увеличение костной резорбции существенно увеличивает риск переломов независимо от исходной костной массы пациентов. Это связанно с тем, что хрупкость кости при ОП зависит не только от МПКТ, но и от нарушения микроархитектоники костной ткани, выраженность которой можно оценить  с помощью биохимических маркеров костной резорбции.

Биохимические маркеры информативны для наблюдения за динамикой костного метаболизма при длительном лечении ОП. Они значительно раньше позволяют определить эффективность данного препарата (в среднем через 3-6 месяцев), чем измерение плотности костной ткани (в среднем через 12 месяцев) от начала лечения.

Литература

1. Л. И. Беневоленская. Патогенез остеопороза // Тезисы Российского конгресса по остеопорозу. — Москва. 20-22 октября 2003. — с. 26.
2. Л.Я. Рожинская  Системный остеопороз. Москва 2000.
3. С. П. Миронов, С.С. Родионова. Современное состояние проблемы остеопороза // Тезисы II конференции с международным участием “Проблема остеопороза в травматологии и ортопедии.” Москва. 12-13 февраля 2003. – с. 3-5.
4. Дж. Стерлинг Вест Секреты ревматологии. Москва – Санкт-Петербург 1999. — c. 691-692.
5. M. S. Calvo, D.R. Eyre, C.M. Gundberg.  Molecular basis and clinical application of biological markers of bone turnover // Endocrine Rev.- 1996. — vol. 17(4). — p. 333-363.
6. P. D. Delmas, P. Garnero. Biological markers of bone turnover in osteoporosis // In “Osteoporosis”. Eds. J Stevenson and R Lindsay. — Chapman & Hall Medical. London. — 1998. — p. 117-136.
7. Clifford J Rosen, MD; Alan Tenenhouse, MD.  Biochemical markers of bone turnover // Postgraduate medicine. — 1998. — 4: v. 104.