Markeri pregradnje kostiju

Utjecaj standardizacije testova za procjenu i monitoring osteoporoze

Osteoporoza, riječ nastala od grčkih riječi koje u prevodu znače kost i pora, je bolest koju karakterizira mala koštana masa i mikro-strukturalno raspadanje koštanog tkiva, koje izaziva pojačanu koštanu lomljivost i uvećan rizik od lomova. Bolest je najčešća kod žena u menopauzi (primarni tip 1) i može se pogoršati nakon 75. godine (primarni tip 2); međutim, muškarci su takođe zahvaćeni ovom bolešću.

Osteoporoza je tiha bolest bez simptoma, ali njene kliničke posljedice mogu biti iscrpljujuće. Najčešća mjesta osteoporotskih preloma uključuju kičmu, ručni zglob i kuk. Starije populacije, kao i promjene u životnom stilu, su dovele do povećanja prevalence i incidence preloma. Zapravo, prelomi čine većinu zdravstvenih troškova koji se dovode u vezu sa osteoporozom, sa prelomima kuka na prvom mjestu smrtnosti i najvećim udjelom u troškovima. U SAD-u godišnji troškovi osteoporotskih preloma su porasli sa 17 milijardi dolara u 2006 godini na 20 milijardi danas, a predviđa se porast do 25 milijardi u 2025. godini.

Dijagnostički kriterij Svjetske zdravstvene organizacije (WHO) za osteoporozu uključuje mjerenje gustoće koštanih minerala (bone mineral density – BMD) sa standardnom devijacijom (SD) ≥2.5 ispod srednje vrijednosti za mlade zdrave žene (T-skor ≤ -2.5 SD). Osteopenija označena graničnim smanjenjem BMD-a, definisana je BMD T-skorom između -1.0 i -2.5 koji je baziran na najšire primjenjivanoj tehnici mjerenja BMD-a, dvoenergetskom rendgenskom apsorpciometrijom (DXA).

Markeri pregradnje kostiju (Bone turnover markers – BTM) imaju obećavajuće mogućnosti u procjeni rizika od preloma i u praćenju tretmana osteoporoze. Nedavno, Međunarodna fondacija za osteoporozu (International Osteoporosis Foundation – IOF) i Međunarodna federacija za kliničku kemiju i laboratorijsku medicinu (International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine – IFCC) su se udružile i formirale Radnu grupu za standarde koštanih markera (WG-BMS) koja ima za cilj da stvori koncenzusne referentne standarde. Ovaj članak će dati pregled patofiziologije osteoporoze i trenutnu kliničku korisnost BTM-a, te opisati proces standardizacije WG-BMS-a.

Remodeliranje kosti

Čak i nakon završetka rasta, kostur odrasle osobe se obnavlja procesom koji se naziva remodeliranje, a koji popravlja područja mikro-preloma i spriječava nakupljanje oštećenja. Remodeliranje koje je takođe važno za održavanje homeostaze kalcijuma je fenomen površine kosti koji se odvija unutar diskretnih jedinica, nazvanih jedinice remodeliranja. Inicijalno, osteoklasti, ćelije koje uklanjaju mineralizirani matriks kosti, se priljube na mjesto remodeliranja i iskopavaju erozivnu šupljinu. Kada je ova faza završena, osteoblasti odgovorni za formiranje kosti, migriraju u formiranu erozivnu šupljinu, polože novi koštani matriks – sastavljen uglavnom od Tip I kolagena – doprinoseći mineralizaciji kosti. U stabilnom stanju, količina novoformirane kosti je jednaka količini resorbovane kosti.

Osteoporoza nastaje ako postoji nejednakost u količini novoformirane i resorbovane kosti. Ovo se dešava kada postoji ili povećanje u resporciji kosti i/ili smanjenje novoformirane kosti. Dodatno, kada se poveća brzina stvaranja erozivnih šupljina, gubitak kosti se ubrzava.

Markeri pregradnje kosti (Bone Turnover Markers, BTM)

Postoje dva tipa BTM-a: enzimi koje izlučuju osteoklasti i osteoblasti, te strukturni proteini ili njihovi dijelovi ili izlučeni osteoblastima tokom formiranja kosti ili otpušteni raspadanjem kolagenog matriksa tokom resorpcije kosti. Ovi markeri cirkulišu u krvi i/ili su izlučeni urinom, a njihovim mjerenjem predviđa se trenutna brzina remodeliranja i pregradnje kosti.

Međutim, preciznost kojom BTM odaju brzinu remodeliranja , može biti pod utjecajem mnoštva psiholoških i patoloških faktora. Iako su BTM klasificirani kao markeri ili stvaranja ili resorpcije u određenoj mjeri reflektiraju oboje. Generalno, formiranje kosti i resporpcije se uvijek odvijaju zajedno. Kada je resporpcija povećana i formiranje je takođe. Naravno, postoje izuzeci. Npr, povećana resorpcija kosti sa smanjenim formiranjem kosti javlja se kod pacijenata na terapiji sa glukokortikoidima, kod pacijenata sa sistemskim upalnim procesima, kod multiplog mijeloma, kao i kod nepokretnih osoba. Dok su novi BTM-ovi prilično specifični za košano tkivo, ujecaj drugih tkiva ne trebe potpuno isključiti.

Kod žena, remodeliranje kosti se povećava u menopauzi zbog nedostatka estrogena i povećava se u starosti. Ova neuravnoteženost povećava rizik od fraktura, koji može biti i dijelom i zbog smanjenja BMD-a (Bone Mineral Density – Gustina minerala kosti); međutim, utjecaj povećanog remodeliranja kosti na rizik od lomova je takođe neovisan od BMD-a.

Propadanje koštane građe može pospješiti lomljivost kostiju više nego smanjenje BMD-a. Dodatno, povećan proces pregradnje kosti povećava odnos nanovo formirane kosti koja je manje mineralizirana nego stara kost i ima manje modifikacija koštanog kolagena , kao što su unakrsno vezanje i ß-izomerizacija. Shodno tome, mjerenje BTM-a kod žena može otkriti dodatne informacije o BMD-u za identificiranje pacijenata sa povećanim rizikom od lomova i kandidatima za liječenje.

Većina minimalnih traumatskih preloma se javlja kod pojedinca sa osteopenijom i normalnim BMD-om zbog veće prevalence. Dob, spol, historija prethodnih preloma, preloma kuka kod nekih od roditelja, BMI, nacionalnost, pušenje, konzumiranje alkohola, korištenje glukokoritkoida i reumatski artritis takođe neovisno doprinose riziku od lomova.

Kako bi pomogla kliničarima u evaluaciji rizika od lomova kosti i kako bi se identificirali oni pacijenti kojima bi pomoglo liječenje anti-osteoporoznom terapijom, Svjetska zdravstvena organizacije (WHO) je razvila alat zvan FRAX. Ovaj algoritam uzima u obzir doprinos svakog faktora navedenog iznad, osim BTM-a, koji je isključen zbog manjka adekvatnih podataka na osnovu populaciono baziranih prospektivnih studija. Zbog istog razloga, većina smjernica ne preporučuje BTM u procjeni bolesti.

S druge strane, postoje dobri dokazi za praćenje BTM-a kod liječenja osteoporoze, naročito kod najšire korištenih anti-resporptivnih agenasa. Zapravo, BTM pokazuju značajan i brz odgovor u ovim kliničkim postavkama. Poslije početka liječenja, pacijenti imaju rano smanjenje markera resorpcije kosti, nakon kojeg slijedi smanjenje markera formiranja kosti, zbog efekta uparenosti (Slika 1). Nasuprot tome, liječenje sa anaboličkim agensom kao što je Teriparatid vodi do povećanja markera formiranja kosti praćen sa povećanjem markera resorpcije kosti. Brzina i obim ovih promjena nakon liječenja u oštroj je suprotnosti sa sporim i malim promjenama viđenim kod BMD-a.

Ova zapažanja ukazuju da je mjerenja BTM-a kod pacijenata, 3-6 mjeseci nakon početka terapije , mogu biti korisni za procjenu koliko je dobro liječenje. Smjernice preporučuju mjerenje BMD-a 18-24 mjeseca nakon početka liječenja; međutim, ovo je predugo za čekanje potvrde uspješnosti liječenja. Nadalje, promjen e u BTM-u objašnjavaju veći procenat smanjenja rizika od loma kostiju nego promjene u BMD-u. Jasno je, više podataka o induvidualnim BTM-ovima je potrebno, u smislu njihove mogućnosti da potvrde efekat liječenja, predvide smanjenje rizika od lomova, i unaprijede usklađenost sa liječenjem.

kostani-markeri-1

Slika 1. Promjene u markerima kosti nakon liječenja. Grafikon prikazuje srednji procenat promjene plus ili minus SD dva koštana markera NTX (resorpcija kosti) i PIND (formiranje kosti), kao procenat osnovnog nivou u periodu od 18 mjeseci nakon početka liječenja. Gornji dio prikazuje liječenje anaboličkom terapijom (teriparatide) a donji anti-resorpcionu terapiju. Korišteno uz dozvolu Vasikaran S et al. Osteoporos Int 2011; 22:391-420.

BTM u kliničkoj primjeni

U nekoliko posljednjih dekada, znanstvenici su istraživali BTM-ove za procjenu osteoporoze, kao i drugih bolesti kostiju. Među ovim markerima, dva markera formiranja kosti (serumska za kosti specifična alkalna fosfataza / s-BALP i serumsi prokolagen tipa I N-terminalnog propeptida / s-PINP) i dva markera resorpcije kosti (urinski N-terminalni telopeptid tipa I kolagena / u-NTX i serumski C-terminalni telopeptid tipa I kolagena / s-ßCTX) su najčešće korišteni u kliničkoj praksi (Table 1, ispod).

Komercijalno dostupne imunoanalize za sve markere su dovoljno specifične za kosti i odražavaju preobrazbu kosti u postmenopauznoj osteoporozi i nakon anti-resorpcione terapije. Međutim vrijeme prikupljanja i gladovanje može utjecati na razine. Kako bi se dobili razumni rezultati, važno je minimizirati sporedne efekte pomoću standardizacije protokola za prikupljanje.

Tabela 1. Markeri preobazbe kosti u kliničkoj primjeni

Marker

Porijeklo

Komentari

s-BALP

Sveprisutan, vezan za membranu, tetramerički enzim koji se nalazi na vanjskoj površini ćelije osteoblasta

Specifičan za kost, ali sa određenom unakrsnom reaktivnošću ja jetrenom izoformom (do 10%).

Varijabilnost: vrlo mali cirkadijalni ritam.

s-PINP

Prekursorne molekule kolagen tipa I a koje sintetiziraju osteoblasti (i fibroblasti)

Uglavnom izveden i koštanog kolagena tipa I.

Test: mogu prepoznati sam trimer (nepromjenjeni) ili trimer plus monomer (ukupni PINP).

Varijabilnost: mali cirkadijalni ritam.

u-NTX

Osteoklastična hidroliza kolagena tipa I

Potrebno ju je korigirati za urinarni kreatin.

Kolagen tipa I, sa najvjerovatnije najvećim doprinosom za kost.

Varijabilnost: značajan cirkadijalni ritam.

s-ßCTX

Osteoklastična hidroliza kolagena, formirana od catepsina K

s-CTX je uvijek ß-isomeriziran.

Specifičnost: kolagen tipa I, sa sa najvećim doprinosom za kosti

Varijabilnost: jako ovisan od doba dana i uzimanja hrane (skuplja se ujutro prije jela); pod utjecajem renalne funkcije, jetrene funkcije, i cirkadijalni ritam.

Skraćenice: s-BALP serumska za kost specifična alkalna fosfataza; s-PINP, serumski prokolagen tipa I N-terminalni propeptid; u-NTX, urinski N-terminalni telopeptid kolagena tipa I; i and s-ßCTX, serumski C-terminalni telopeptid kolagena tipa I.

 

BTM referentni standardi

Kao što je već spomenuto, kliničari su se tradicionalno oslanjali na procjene BMD-a koko bi prepoznali pacijente sa potrebom liječenja osteoporoze. Prepoznajući potrebu za skupljanjem adekvatnih informacija o korisnosti BTM-a u procjeni rizika od lomova, WG-BMS je formirana kako bi se revidirala objavljena literatura i identifirali potencijalni kandidati kao markeri za resorpciju kosti i formaciju kosti. Revidirali smo populacijske studije koje su koristile trenutno dostupne osteoporozne tretmane, i zaključili smo da je potrebno identifirati samo jedan marker formacije i jedan marker resorpcije kosti.

Kako je prepoznala nedostatak zlatnog standarda BTM-a, radna grupa je predložila da se s-PINP i s-ßCTX dizajniraju kao refernentni standardi markera formacije i resporcije kosti (Tabela 2, u nastavku). Grupa je takođe predložila da se ova dva markera uključe u sva klinička istraživanja i observacione studije kako bi se prikupili podaci za njihovu primjenu u kliničkoj praksi. Ova preporuka ne isključuje korištenje ostalih BTMova u istraživanjima, nasuprot tome pruža interne reference i mogućnost lakše komparacije istraživanja.

U SAD-u, National Bone Health Alliance – NBHA objavila je rad prihvatajući izbor s-ßCTX i s-PINP-a kao referentnih standarda za resorpciju i formaciju kosti, odnosno, za osteoporozu.

WG-BMS je takođe identificirala nekoliko oblasti koje treba pažljivo kontrolisati prilikom istraživanja referentnih standarda BTM-a u budućim kliničkim istraživanjima, uključujući rukovanje sa uzorcima na odgovarajući način, mjerenje markera kod svih pacijenata uključenih u klinička istraživanja, i korištenje odgovarajućih statističkih metoda za analizu rezultata. Grupa je takođe razvila neka ključna pitanja: 1) Da li BTM predviđa lomove, i ako da, koja je veza između njih? 2) Da li BTM može biti ubačen zajedno a ostalim faktorima rizika od lomova u algoritme rizika od lomova kosti kao FRAX? 3) u kliničkim istraživanja liječenja osteoporoze, koja je odnos između promjena u BTM-u nakon liječenja i smanjenja rizika od loma?

Ostale moguće koristi BTMa koje je potrebno istraživati uključuju; predviđanje stope gubitka kosti, identificiranje sekundarne osteoporoze, ciljane intervencije i poboljšanje usklađenosti sa pacijentima. Konačno, karakterizacija referentnih intervala za relevantne populacije i dalje je glavni prioritet.

 

Tabela 2. Kriterij za selekciju referentnog markera pregradnje kosti

Internacionalna fondacija za osteoporozu i Internacionalna federacija za kliničku hemiju i laboratorijsku medicinu su formirali radnu grupu za standarde markera ksoti koji su koristili slijedeći kriterij za selekciju referentnog standarda pregradnje kosti.

Marker mora:

  • Biti adekvatno karakteriziran i jasno definiran.
  • Specifičan za kost
  • Biti dobar za predviđanje rizika lomova kosti i takođe za praćenje tretmana u kliničkim istraživanjima za liječenje osteoporoize kod žena i muškaraca.
  • Biti mjerljiv u široko korištenim metodologijama u automatiziranim laboratorijama, a ne u samo intelektualnom vlasništvu jednog proizvođaća.
  • Da ima biološke i fizičko-hemijske karakteristike pogodne za praktičnu laboratorisku upotrebu u smislu biološke i analitičke varijabilnosti, rukovanja uzorkom, stabilnosti, jednostavnosti analize itd.
  • Biti mjerljiv u krvi, jer su unutrašnje-induvidualne varijacije znatno manje nego u urinu.

 

Potreba za standardizacijom/harmonizacijom testa

Značajne među-metodološke razlike postoje za oba, i s-ßCTX i za s-PINP, što čini usporedbu induvidualnih rezultata u različitim laboratorijama izuzeto teškom. Nadalje, ne samo da su te razlike posebno problematične za multi-centarska klinička istraživanja, nego i za stvaranje smjernica liječenja koje bi definisale univerzalno primjenjice granične vrijednosti i nivoe odluke.

Dobar primjer ovih među-metodoloških razlika odražava se u komercijalno dostupnim testovima za s-ßCTX, kod svih koje mjere istu molekulu. Međutim, rezultati Nacionalne službe za vanjsku procjenu kvaliteta Ujedinjenog Kraljevstva te drugih studija, koristeći pohranjene uzorke, su otkrili određene među-test pristranosti.

Bolje slaganje rezultata se može dobiti ako se koriste svježi uzorci. Ako svi s-ßCTX testovi mjere istu paptidnu molekulu, bilo koje među-test pristranosti se mogu pojasniti razlikama u kalibraciji tih testova i može biti pogodna za usklađivanje i standardizaciju.

Kao što je navedeno u proglasu NBHA o BTM standardima, IFCC i IOF imaju cilj da uz pomoć Radne grupe za standardizaciju testova koštanih markera (WG-SBMA) standardiziraju i harmoniziraju, prema potrebi, komercijalne testove za s-ßCTX i s-PINP. U Sjedinjenim Državama, NBHA se takođe fokusirala na harmonizaciju testova za ova dva BTM-a, standardizirajući procedure skupljanja uzoraka, u uspostavljajući referentne intervale za ova dva referentna BTM-a u kliničkoj upotrebi. Uvi koraci imaju za cilj da pomognu kliničarima u sticanju povjerenja prema BTM-u kao alatu za praćenje liječenja osteoporoze i testova za rizik od lomova.

Budućnost BTM-a u zdravstvenoj zaštiti

Cilj WG-SBMA-a pod vodstvom IOF-a i IFCC-a je da uključi procjenu BTM-a u algoritme za procjenu rizika od lomova i u kliničke smjernice, zajedno sa graničnim odlukama i ciljevima liječenja. Ove prekretnice imaju namjeru da pomognu kliničarima u optimalnom korištenju ovih markera u zdravstvenoj zaštiti. Kao što je opisano, grupa je postavila jasan put, koji će, nadajmo se, u budućnosti pomoći u fokusiranju napora istraživača za korištenje ovih markera, i voditi do prihvatanja s-PINP i s-ßCTX kao referentnih standarda markera koštane formacije i degradacije.

PREPORUČENA LITERATURA

Bauer D, Krege J, Lane N, et al. National Bone Health Alliance Bone Turnover Marker Project: Current practices and the need for US harmonization, standardization, and common reference ranges. Osteoporos Int 2012;23:2425–33.

Chubb SA. Measurement of C-terminal telopeptide of type I collagen (CTX) in serum. Clin Biochem 2012;45:928–35.

Eastell R, Garnero P, Audebert C, et al. Reference intervals of bone turnover markers in healthy premenopausal women: Results from a cross-sectional European study. Bone 2012;50:1141–7.

Koivula MK, Risteli L, Risteli J. Measurement of aminoterminal propeptide of type I procollagen (PINP) in serum. Clin Biochem 2012;45:920–7.

Lombardi G, Lanteri P, Colombini A, et al. Blood biochemical markers of bone turnover: Pre-analytical and technical aspects of sample collection and handling. Clin Chem Lab Med 2012;50:771–89.

McCloskey E, Johansson H, Oden A, et al. Fracture risk assessment. Clin Biochem 2012;45:887–93.

Miller WG, Myers GL, Gantzer LM, et al. Roadmap for harmonization of clinical laboratory measurement procedures. Clin Chem 2011;57:1108–17.

Schousboe JT, Bauer DC. Clinical use of bone turnover markers to monitor pharmacologic fracture prevention therapy. Curr Osteoporos Rep 2012;10:56–63.

Vasikaran SD. The utility of biochemical markers of bone turnover and bone mineral density in management of osteoporosis. Crit Rev Clin Lab Sci 2008;45:221–58.

Vasikaran S, Eastell R, Bruyère O, et al.; IOF-IFCC Bone Marker Standards Working Group. Markers of bone turnover for the prediction of fracture risk and monitoring of osteoporosis treatment: A need for international reference standards. Osteoporos Int 2011;22:391–420.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*