Dinamica Magneziului Circulant la Sobolanii cu Osteoporoza Experimentala
Cuprinsul lucrării
1. Introducere
2. Magneziul în organism
2.1. Magneziul – relații normale și implicații în patologie
2.1.1. Scurt istoric
2.1.2. Magneziul-relații normale
2.1.3. Tulburări prin deficit și exces de magneziu
2.1.3.1. Tulburări prin deficit de magneziu
2.1.3.1.1. Considerații generale
2.1.3.1.2. Aspecte clinice ale deficitului de magneziu
2.1.3.1.3. Cauze gastrointestinale ale hipomagneziemei
2.1.3.1.4. Cauze endocrine ale hipomagneziemei
2.1.3.1.5. Hipomagneziemia asociată alcoolismului 2.1.3.1.6. Deficitul de magneziu datorat hiperexcreției renale
2.1.3.1.7. Tratamentul hipomagneziemiei
1.1.3.2. Tulburări prin exces de magneziu
3. Hormoni implicați în homeostazia osoasă
3.1.Vitamina D în organism. Generalități și implicații în metabolismul osos
3.1.1. Introducere
3.1.2. Considerații generale
3.1.3. Fotobiogeneza vitaminei D
3.1.4. Surse exogene de vitamina D
3.1.5. Metabolismul vitaminei D
3.1.6. Fiziologia vitaminei D
3.1.7. Fiziologia tulburărilor de aport și de metabolism a vitaminei D
3.2. Parathormonul
3.2.1. Fiziologie
3.2.2. Acțiuni asupra țesutului osos
3.2.3. Biochimia PTH
3.2.4. Biosinteză, secreție, metabolism
3.2.5. Proteina înrudită cu parathormonul (PTHrP)
3.2.6. Mod de actiune a PTH
3.2.7. Fiziopatologia PTH
3.2.8. PTH și magneziul
3.3. Calcitonina
3.3.1. Introducere
3.3.2. Efecte
4. Osteoporoza
4.1. Introducere.
4.2. Considerații generale
4.3. Clasificarea formelor de osteoporoză
4.4. Manifestări clinice generale în osteoporoză
4.5. Caracteristici radiologice ale osteoporozei.
4.6. Examinări paraclinice
4.7. Diagnostic diferențial
4.8 Cauze comune de osteoporoză și manifestări particulare
4.8.1. Osteoporoza idiopatică
4.8.2. Excesul de glucocorticoizi
4.8.3. Insuiciența gonadică
4.8.4. Tireotoxicoza
4.8.5. Acromegalia
4.8.6. Diabetul zaharat
4.8.7. Carenta de calciu și malabsorbția
4.8.8. Afecțiuni ereditare ale țesutului conjunctiv
4.9. Tratamentul osteoporozei
4.9.1. Generalități
4.9.2. Măsuri generale la apariția fracturilor
4.9.3. Estrogenii și androgenii
4.9.4. Suplimentarea cu calciu, metaboliți ai vitaminei D și diuretice tiazidice
4.9.5. Calcitonina
4.9.6. Difosfonații
4.9.7. Fluorul
4.9.8. Parathormonul
5. Considerații teoretice cu privire la producerea osteoporozei induse inflamator (IMO) la șobolan. Sinteza rezultatelor altor studii publicate.
5.1. Generalități
5.2. Modificări urmărite după inducerea IMO
5.2.1. Modificări locale
5.2.2. Modificări generale
5.2.3. Modificări la nivelul homeostaziei osului
5.2.4. Modificări ale echilibrului calciului și magneziului
5.2.5. IMO și calcitonina
5.2.6. Influența asupra metabolismului glucidic și a hormonilor implicați
5.2.7. IMO și AINS
5.2.8. Efectul steroizilor în IMO
5.2.9. Implicațiile oxidului nitric în patogeneza IMO
6. Partea practică
6.1. Ipoteza de lucru
6.2. Material și metodă
6.3. Rezultate
6.4. Discuții
6.5. Concluzii
7. Bibliografie
Pagini 76
Bibliografie
1. Armour KE, Van'T Hof RJ, Grabowski PS, Reid DM, Ralston SH: Evidence for a pathogenic role of nitric oxide in inflammation-induced osteoporosis. J Bone Miner Res. 1999 Dec;14(12):2137-42.
2. Armour KJ, Armour KE: Inflammation-induced osteoporosis. The IMO model. Methods. Mol Med. 2003;80:353-60.
3. Armour KJ, Armour KE, van't Hof RJ, Reid DM, Wei XQ, Liew FY, Ralston SH: Activation of the inducible nitric oxide synthase pathway contributes to inflammation-induced osteoporosis by suppressing bone formation and causing osteoblast apoptosis. Arthritis Rheum. 2001 Dec;44(12):2790-6.
3. Adrian Alexandru Tempescul: Dinamica Magneziului Circulant în Tratamentul Osteoporozei Postmenopausale – Lucrare de Diplomă – Cluj-Napoca 1997:15-25.
4. Anderson J.B.: Nutritional biochemistry of calcium and phosphorus. J. Nutr. Biochem. 2:300, 2001
5. As. univ. dr. Laura Georgescu, Biol. dr. Pavel Orbai, Chimist Doina Novac, Dr. Cezarin Todea, Prof. dr. Ileana Duncea, Prof. dr. Liviu Gozariu: Efectele Terapiei Substitutive cu Estrogeni asupra Insulinei Circulante la Femei în Menopauză. Infomedica 5(99)/2002 – Studii originale
6. Boonen S, Laan RF, Barton IP, Watts NB.: Effect of osteoporosis treatments on risk of non-vertebral fractures: review and meta-analysis of intention-to-treat studies. Osteoporos Int. 2005 Jun 29
7. Chauvineau V, Codine P, Herisson C, Pellas F, Pelissier J. What is the place of biphosphonates in the treatment of Complex Regional Pain Syndrom I? Ann Readapt Med Phys. 2005 Apr;48(3):150-7
8. Cho CH, Nuttall ME. Therapeutic potential of oestrogen receptor ligands in development for osteoporosis. Expert Opin Emerg Drugs. 2001 Apr;6(1):137-154.
9. Colpan L, Gur A, Cevik R, Nas K, Sarac AJ. The effect of calcitonin on biochemical markers and zinc excretion in postmenopausal osteoporosis. Maturitas. 2005 Jul 16;51(3):246-253.
10. Durlach J, Bara M : Le magnesium en biologie et en medicine, Ed. Medic. Internat., Cachan 2000, 125-7
11. Faucci, Braunwald, Isselbacher, Wilson, Martin, Casper, Hauser, Longo.: Harrison – Principiile Medicinii Interne ed.XIV Ed. Teora 2001, 2437-51; 2475-88; 2489-96
12. Fleurence RL, Iglesias CP, Torgerson DJ.: Economic evaluations of interventions for the prevention and treatment of osteoporosis: a structured review of the literature. Osteoporos Int. 2005 Jun 25
13. Grant WB, Holick MF. Benefits and requirements of vitamin D for optimal health: a review. Altern Med Rev. 2005 Jun;10(2):94-111.
14. Holick MF: McCollum Award Lecture 1994: Vitamin D: new horizons for the 21st century. Am J Clin Nutr 60:617, 1994
15. Horowitz MC: Citokynes and Estrogens in bone: Anti-osteoporotic effects. Science 260:626, 1993
16. Iwasaki-Ishizuka Y, Yamato H, Nii-Kono T, Kurokawa K, Fukagawa M.: Downregulation of parathyroid hormone receptor gene expression and osteoblastic dysfunction associated with skeletal resistance to parathyroid hormone in a rat model of renal failure with low turnover bone. Nephrol Dial Transplant. 2005 Jun 28
17. Kisters K, Tokmak F, Gremmler B, Kosch M, Hausberg M.: Increased calcium/magnesium ratio in young and old spontaneously hypertensive rats: Pathogenetic factor in the development of hypertension and vascular fibrosis. Am J Hypertens. 2005 Feb;18(2 Pt 1):295
18. L. Gozariu, P. Orbai, E. Dumitru, C. Ghervan, T. Vlăduțiu, A. Lopez, C. Blendea, T. Saramet-Comșa: – Modificări hormonale în osteopenia indusă inflamator la șobolani Rev. Rom. Osteop 1-1997;4:18-21
19. Mahakala A, Thoutreddy S, Kleerekoper M.: Prevention and treatment of postmenopausal osteoporosis. Treat Endocrinol. 2003;2(5):331-45.
20. Martin TJ, Moseley JM: Parathyroid hormone-related protein, in Endocrinology, 3rd edition, LJ DeGroot et al 9eds). Philadelphia, Saunders, 1995, p 1112-23
21. Mawatari T, Miura H, Higaki H, Kurata K, Moro-oka T, Murakami T, Iwamoto.: Quantitative analysis of three-dimensional complexity and connectivity changes in trabecular microarchitecture in relation to aging, menopause, and inflammation. Y. J Orthop Sci. 1999;4(6):431-8.
22. Minne HW, Pfeilschifter J, Scharla S, Mutschelknauss S, Schwarz A, Krempien B, Ziegler R.: Inflammation-mediated osteopenia in the rat: a new animal model for pathological loss of bone mass. Endocrinology. 1984 Jul;115(1):50-4.
23. M. Nechifor, P.J. Porr: – Magnesium – Involvements in Biology and Pharmacology. Casa Cărții de Stiință , Cluj Napoca 2003, 112-26
24. Pfeilschifter J, Minne HW, Enzmann E, Krempien B, Ziegler R.: Inflammation-mediated osteopenia in the rat: the effects of artificial granuloma and sham operation on cortical and trabecular bone. Bone. 1985;6(6):461-5.
25. Ralston SH, Ho LP, Helfrich MH, Grabowski PS, Johnston PW, Benjamin N: Nitric oxide: A cytokine-induced regulator of bone resorption. J Bone Miner Res. 10:1040-1049, 1995.
26. Rude R.K.: Magnesium Defficiency: A cause of heterogenous disease in humans. J. Bone Miner Res, 1998, 13, 749-758
27. Tanaka K, Nibu K.: Laryngeal squamous cell carcinoma with ectopic production of granulocyte colony-stimulating factor and parathyroid hormone-related protein. Int J Clin Oncol. 2005 Jun;10(3):195-7.
28. Tilyard MW et al.: Treatment of postmenopausal osteoporosis with calcitriol or calcium. N. Engl. J. Med 326:356, 1992
29. Van’t Hof RJ, Ralston SH: Nitric oxide is essential for IL-1stimulated osteoclast formation in mouse co-cultures. J Bone Miner Res. 12:1531, 1997.
30. Weryha G., Leclere J.: Les Osteopaties endocrinnes, Rev. Franc. Endocrinol. Clin., 1988, 29, 4-5, 420-426
31. Wuster C, Ding G, Minne HW, Ziegler R: Effects of endogenous and exogenous calcitonin on inflammation-mediated osteopenia in the rat. Horm Res. 1992;37(3):119-23.
=== Dinamica Magneziului Circulant la Sobolanii cu Osteoporoza Experimentala ===
Dinamica Magneziului Circulant la Șobolanii cu Osteoporoză Experimentală
INTRODUCERE
Osteoporoza ocupă un loc important în patologia osteoarticulară, ea constituind o problemă serioasă de sănătate publică.
Infecțiile sau traumatismele sunt urmate de reacții inflamatorii locale, care la rândul lor au un ecou general de multe ori însemnat. Manifestări ca : febra, leucocitoza, proteoliza musculară sau afecțiuni hepatorenale, pot lua o alură de evoluție dramatica. În acest context și metabolismul osos poate fi afectat chiar la un interval scurt de la debutul agresiunii locale, pierderea locoregională de țesut osos fiind semnalată frecvent în cadrul unor boli inflamatorii cronice ca : artrita reumatoidă, parodontoza sau osteomielita cronică. Inflamația cronică determină sau agravează pierderea de masă osoasă și e un factor în dezechilibrarea balanței minerale.
Lucrarea de față are un caracter de cercetare urmărind felul în care osteopenia indusă inflamator (IMO), în combinație sau nu cu un tratament antiinflamator steroidian, afectează distribuția magneziului în organismul de șobolan.
Experimentele au avut loc în laboratoarele Clinicii de Endocrinologie din Cluj-Napoca, cu sprijinul nemijlocit al Biobazei U.M.F. Cluj-Napoca.
Aduc și aici mulțumiri conducătorului științific conf. dr. Ileana Duncea și domnului cecetător științific Biolog dr. Pavel Orbai pentru ajutorul dat în realizarea și redactarea acestei lucrări.
2. Magneziul în organism.
Magneziul – relații normale și implicații în patologie
2.1.1. Scurt istoric
Magneziul este cunoscut din cele mai vechi timpuri ca având efecte farmacologice interesante.
Hipocrate (460-377 î.Hr.) menționează magneziul ca laxativ.
Sulfatul de magneziu a fost descoperit în 1618 de un fermier din Epsom, Anglia, care a observat faptul că vitele sale refuză să bea apă dintr-un anume izvor mineral. Gustând apa, a observat că aceasta avea un gust amărui precum și faptul că avea proprietăți cicatrizante. Termenul de „Săruri de Epsom” a fost introdus de N.Grew în anul 1695.
În jurul anului 1850, R Buchheim de la Universitatea din Dorpat (azi Tatu, Estonia) a studiat sistematic efectele farmacologice, dar și toxice ale magneziului.
În anul 1869, efectele curarizante ale cationului au fost demonstrate și publicate de Jolyet și Cahours. Ceva mai târziu s-a arătat că, pe lângă efectele amintite, magneziul este un element esențial pentru plante, animale și om.
Justus von Liebig – aniversat la două sute de ani de la naștere în 2003-a introdus în 1840 îngrășămintele minerale, printre care și magneziul, pentru a crește producțiile agricole.
În anii 1920 Leroy și Kruse au arătat că magneziul este esențial pentru animale dar s-a așteptat până în 1950 ca să se arate de către Filnk și Shils că acesta este indispensabil deasemenea pentru om, cu consecințe extrem de nefaste în caz de carență sau depleție.
Mai târziu, preparate de origine organică au înlocuit magneziul pe scară largă în terapie, acesta ajungând să dispară din tratatele de medicină.
Abia în 1971, prin organizarea de către Jean Durlach în Franța a primului simpozion internațional privind deficitul de magneziu în patologia umană, magneziul a început să iasă din conul de umbră în care pe nedrept intrase.
De atunci, numeroase studii urmăresc implicațiile magneziului în diverse procese fiziologice și patologice care au loc în organismul uman. (23)
Magneziul – relații normale
Magneziul este cel mai abundent dintre cationii divalenți intracelulari. Conținutul total de magneziu existent la un om normal este de 12,4 mmol (0,3 g) pe kilogram corp adică aproximativ 25 grame per total. Acesta este repartizat astfel: 60% în os, 27% în mușchi, 6-7% în alte celule ale organismului și mai puțin de 1 % extracelular. Nivelul seric al magneziului variază între 0,7-1 mmol/l (1,8-2,5 mg/dl). Din acesta, fracția liberă difuzibilă este de aproximativ 0,6 mmol/l (1,4 mg/dl). În celule, magneziul se află în două forme, una ca soluție, care se află în echilibru cu forma difuzibilă din plasmă, și o cantitate mai mare, legată de componentele organice. Majoritatea magneziului legat este legat de ATP (MgATP)și de aceea orice dereglare a magneziemiei interferă cu metabolismul energetic. Aportul optim de magneziu pentru adult este de 15 până la 20 mmol/zi (36-48 mg/zi). Alimentele bogate în magneziu sunt legumele verzi, nucile, mazărea, fasolea și derivatele de coca. Carnea proaspătă, peștele și majoritatea fructelor proaspete conțin cantități relativ mici de magneziu.
Magneziul este absorbit în principal în jejun și ileon, persoanele sănătoase absorbind aproximativ 30-40% din magneziul ingerat. Acest procent poate crește la 70% când aportul este redus sau există un deficit de magneziu.
Deficitul de vitamina D scade absorpția intestinală a magneziului.
Când aportul de magneziu este redus, excreția prin fecale devine neglijabilă, iar excreția urinară scade. Astfel, capacitatea rinichiului de a reține magneziu este foarte eficientă. Excreția de magneziu depinde de filtrarea glomerulară a fracției libere, din care 25% este reabsorbită în tubul proximal, iar 50-60% se reabsoarbe în ansa lui Henle. Diureticele de ansă, cum sunt acidul etacrinic, bumetanida sau furosemidul, produc o excreție de magneziu mai importantă decât diureticele care acționează pe tubul distal, ca tiazidele. Excreția de magneziu este mărită prin expansiunea volumului lichidelor extracelulare produsă de ingestia de apă și sare, iar aldosteronul diminua reabsorbția tubulară renală a magneziului. Excreția de magneziu crește rapid când concentrația sa serică depășește 0,8 mmol/l (2 mg/dl).(10),(26)
2.1.3. Tulburări prin exces și deficit de magneziu
2.1.3.1. Tulburări prin deficit de magneziu
2.1.3.1.1. Considerații generale
O ușoară hipomagnezemie apare la indivizii cu antrenament sportiv intensiv, stări hipermetabolice ca sarcina sau aclimatizarea la temperaturi joase sau după o administrare experimentală de hormon tiroidian.
Când apare un deficit al unuia din cei trei ioni intracelulari principali, magneziul, potasiul sau fosforul, acesta va produce de obicei și un deficit al celorlalți doi. Din aceste motive, nu se observă aproape niciodată un deficit izolat al unuia din aceste componente intracelulare. O alimentație săracă în magneziu antrenează un deficit de fosfor și de potasiu în mușchii scheletici. O carență selectivă de potasiu poate cauza diminuări ale magneziului și fosforului.
De asemenea, un deficit de fosfor va determina diminuarea conținutului de magneziu și potasiu în țesuturi. De obicei, răspunsul somatic la carența selectivă a unuia din principalii ioni intracelulari constă în anorexie, atrofie celulară, balanță azotată negativă, plus o pierdere netă a celorlalte două elemente majore intracelulare. Menținerea unei compoziții intracelulare normale este asigurată prin reducerea volumului celular și prin expulzia extracelulară a ionilor necarențați.
Situația este diferită în cazul supraalimentației. O alimentație completă global, dar deficientă în privința unuia din elementele intracelulare majore, declanșează o stare de anabolism, în cadrul căreia protoplasma care se sintetizează prezintă un deficit major al ionului deja deficient. În aceste situații se observă alterări grave ale compoziției celulare cu acumulări de sodiu, clor, calciu și apă. În aceste condiții, creșterea calciului intracelular, prin activarea proteazelor și fosfolipazelor, poate fi o cauză importantă a leziunilor celulare.
Ca și în cazul altor deficite ale ionilor intracelulari majori, carența în magneziu a organismului poate fi prezentă în ciuda unor valori serice normale. În plus, deficitul afectează unele țesuturi înaintea altora. Definiția exactă a unui deficit adevărat al unui ion intracelular se referă la diminuarea concentrației sale în raport cu azotul tisular. În mușchi, acest raport este de aproximativ 0,3 mmol (7 mg) de magneziu la 1 g de azot. În situații cu deficit de magneziu, conținutul de magneziu al hematiilor diminua, în timp ce conținutul de magneziu al mușchilor poate rămâne normal.(11), (26)
2.1.3.1.2. Aspecte clinice ale deficitului de magneziu
După 3 până la 7 zile de reducere a aportului alimentar de magneziu la mai puțin de 0,5 mmol (12 mg) pe zi, excreția renală de magneziu scade sub 0,5 mmol (12 mg) pe zi. În săptămânile care urmează se instalează anorexia, greața, vărsăturile, letargia și slăbiciunea generală.
Simptomele caracteristice deficitului de magneziu, care pot apărea după luni de zile, constau în parestezii, crampe musculare, iritabilitate, diminuarea atenției și confuzie mentală.
Semnele fizice se datorează în principal hipocalcemiei asociate. Semnele Trousseau și Chvostek sunt pozitive, apar mișcări particulare ale degetelor descrise ca tetanie atetoidă și uneori convulsii. Prin percuția musculară cu ciocanul de reflexe se pot declanșa fasciculații musculare. Aproape jumătate din pacienții cu carență selectivă de magneziu vor prezenta și hipokalemie, etiologia acesteia fiind puțin înțeleasă.
Producția de aldosteron poate fi crescută, ceea ce duce la creșterea excreției urinare de potasiu. Este dificilă corectarea unui deficit de potasiu prin suplimentări cu săruri de potasiu. Totuși, corectarea hipomagnezemiei reduce prompt excreția de potasiu și corectează hipokaliemia. Acesta este motivul pentru care trebuie evocată posibilitatea unei carențe de magneziu în cazul unei hipokaliemii refractare la suplimentele de potasiu. La pacienții cu hipomagnezemie și hipokalemie asociată pot apărea aritmii cardiace, tulburări de conducere, chiar fibrilație ventriculară sau stop cardiac.
Magneziul joacă un rol esențial în menținerea concentrației intracelulare de potasiu prin reglarea mișcărilor potasiului prin membranele celulei miocardice. Această proprietate se numește rectificare internă. În țesutul nodal, sinusal și atrioventricular, ionii de magneziu afectează de asemenea afluxul transsarcolemal de calciu și modulează transferurile intracelulare de calciu în reticulul sarcoplasmic. Într-adevăr, acțiunile magneziului sunt asemănătoare celor ale agenților blocanți ale canalelor de calciu.
Niveluri ale magneziului sub 0,7 mmol/l produc modificări electrocardiografice similare celor din hipokaliemie, incluzând subdenivelarea segmentelor ST, aplatizarea undelor T, prelungirea QT/QTC și creșterea excitabilității atriale și ventriculare; aceste modificări prezente în deficitul de magneziu pot fi secundare deficitului intracelular de potasiu.
Atât deficitul de magneziu cât și cel de potasiu pot determina o reducere substanțială a ATP-azei miocardice Na, K — Mg dependente. Deoarece această enzimă este sediul fixării digitalicelor, reducerea ATP-azei poate explica predispoziția pentru intoxicația digitalică întâlnită în deficitele de magneziu și potasiu. În plus deficitul de magneziu în sine mărește probabilitatea unor aritmii cardiace.
Datorită prelungirii QT este mai mare riscul unor aritmii potențial periculoase, în special torsada vârfurilor.
Cauzele deficitului de magneziu sunt arătate în tabelul 1.
Tabelul 1: Cauzele Hipomagneziemiei după Knochel
De obicei, hipocalcemia nu își face apariția decât la niveluri serice ale magneziului sub 0,5 mmol/l (1,2 mg/dl).
În timp ce un deficit moderat de magneziu poate stimula eliberarea de parathormon (PTH), hipomagnezemia severă [niveluri sub 0,4 mmol/l (1 mg/dl)] blochează eliberarea de PTH. În plus, deficitul de magneziu perturbă răspunsul calcemic normal al osului la PTH. Hipocalcemia poate deveni suficient de severă pentru a determina tetanie. Deși s-a semnalat apariția tetaniei la pacienții cu hipomagnezemie independent de hipocalcemie, tetania se manifestă de obicei dacă cele două afecțiuni coexistă. În cele mai multe cazuri, tetania însoțită de hipomagnezemie nu răspunde numai la administrarea injectabilă de calciu, necesitând și corectarea nivelurilor de magneziu. În plus, hipocalcemia se poate corecta numai după reîncărcare cu magneziu, necesitând 2 până la 7 zile pentru normalizare.
La pacienții la care hipomagnezemia se datorează steatoreei, administrarea sărurilor de magneziu intravenos determină o eliminare promptă și uneori explozivă de PTH. În cazuri rare, poate apărea o hipercalcemie acută.(11),(3)
2.1.3.1.3. Cauze gastrointestinale ale deficitului de magneziu
Hipomagnezemia familială, care se manifestă în copilărie, este determinată de reducerea absorbției magneziului din dietă. Cea mai frecventă cauză a deficitului de magneziu la adulți este malabsorbția intestinală și steatoreea, ca în boala celiacă, sindromul de intestin scurt, insuficiența pancreatică cronică sau derivațiile biliare.
Datorită grăsimilor neabsorbite, în lumenul intestinal apar complexe neabsorbabile formate din magneziu și acizi grași, asemănătoare săpunurilor. Când durează de mai mult timp, hipomagnezemia în asemenea cazuri se asociază cu hipocalcemie, hipokalemie și hipofosfatemie. Datorită steatoreei, pot coexista tulburări legate de malabsorbția vitaminelor liposolubile, în special a vitaminelor K, A și D. Carența de vitamină D și osteomalacia vor determina o slăbiciune musculară prin miopatie proximală, asociată cu dureri lombare și ale centurii pelviene. Hiperparatiroidismul secundar, uneori sever, coexistă aproape întotdeauna.
Un deficit de magneziu poate apărea de asemenea după ingestia de fosfat celuloză în vederea reducerii absorbției calciului sau la pacienții cu aspirație digestivă prelungită și care nu au primit o suplimentare adecvată cu săruri de magneziu. O hipomagnezemie acută împreună cu o hipocalcemie acută pot surveni în pancreatita acută hemoragică, ca rezultat al formării de săpunuri in situ între magneziu (și calciu) și acizii grași, datorită necrozei tisulare.(10), (11)
2.1.3.1.4. Cauze endocrine ale hipomagneziemiei
O hipomagnezemie moderată se întâlnește în diabetul zaharat neechilibrat, ca și pe perioada recuperării după cetoacidoza diabetică. Hipomagnezemii moderate apar în hiperparatiroidism, hipoparatiroidism, hipertiroidism și hiperaldosteronism primar. În hiperaldosteronismul primar, aldosteronul mărește excreția de magneziu atât direct, cât și prin expansiune volemică, ducând la excreția crescută de magneziu. Aceste efecte pot fi corectate cu spironolactonă, triamteren sau amilorid.
Hipomagnezemia se poate observa și la pacienții cu sindrom de secreție inadecvată de vasopresină (numit uzual și sindrom de secreție inadecvată de hormon antidiuretic, SIADH) pentru care se incriminează drept cauză producția crescută de aldosteron și expansiunea excesivă a volumului extracelular.
Adrenalina și alți agoniști puternici beta-adrenergici pot provoca o hipomagnezemie temporară, probabil prin captarea ionilor de magneziu de către țesutul adipos în cursul eliberării de acizi grași. În plus, datorită acțiunii catecolaminelor de eliberare de acizi grași în sânge, se formează în ser complexe insolubile între magneziu și calciu pe de o parte și acizii grași circulanți. Dacă serul este centrifugat, precipitatul se depune la fundul eprubetei și se va putea stabili diagnosticul de falsă hipomagnezemie și falsă hipocalcemie.
Hipomagnezemia a fost semnalată de asemenea după transfuzii de sânge multiple, probabil secundar formării unui complex cu citratul de sodiu.
O hipomagnezemie tranzitorie apare de regulă după chirurgia de bypass cardio-pulmonar.(11),(26)
2.1.3.1.5. Hipomagneziemia asociată alcoolismului
Etanolul provoacă o pierdere urinară tranzitorie de magneziu. Pacienții alcoolici cu un aport alimentar aproape normal și funcție intestinală normală au niveluri sanguine normale sau ușor scăzute de magneziu. Deficitul global de magneziu al organismului la etilicii cronici este modest, atingând 100-150 mmol (2,4-3,6 g).
Totuși, în cazul sevrajului alcoolic poate surveni hipomagnezemia, în asociere cu hipofosfatemia acută și hipokalemia acută. Simultan, excreția urinară de magneziu, fosfat și potasiu scade. Astfel, hipomagnezemia din cadrul sevrajului se datorează atât deficitului global, cât și unui transfer în celule.
Administrarea prelungită de etanol în doze toxice determină la animale o depleție severă de fosfor, o depleție moderată de magneziu și potasiu și creșteri ale conținutului intracelular de sodiu, clor, apă și calciu. Depleția selectivă de fosfor provoacă de asemenea pierderi de magneziu și un deficit muscular de magneziu.
Aceleași constatări se observă la nivelul mușchilor și în cazul marilor alcoolici. În situația unui sevraj alcoolic brutal, alcaloza respiratorie și stimularea secreției de insulina provocate de realimentație determină împreună încorporarea fosfatului de către celule.
Creșterea sintezei de ATP, ca rezultat al transferului de fosfat în celule, poate conduce la o fixare crescută a magneziului și agravarea hipomagnezemiei.
La alcoolicii având malabsorbție intestinală și steatoree se poate observa o hipomagnezemie severă, asociată cu hipocalcemie, hipofosfatemie și hipokalemie. Deși s-a sugerat o relație între hipomagnezemie și convulsiile apărute în contextul sevrajului alcoolic, alcoolicii în stare de sevraj suferă de alcaloza respiratorie importantă, care diminua pragul de apariție a crizelor convulsive.
În consecință, rolul etiologic al hipomagnezemiei în crizele convulsive ale sevrajului alcoolic nu este stabilit. În plus, corectarea hipomagnezemiei la un alcoolic în curs de sevraj nu pare să aibă efect favorabil asupra evoluției sindromului de sevraj.
Deficitul de magneziu ar putea, totuși, să joace un rol în geneza hipertensiunii arteriale temporare ce apare în cursul sevrajului alcoolic. Independent de alcool, deficitul de magneziu determină acumularea de calciu în mușchiul neted și crește tonusul vascular. Sărurile de magneziu diminua tonusul arteriolar prin reducerea calciului citoplasmatic. Acumularea de calciu potențează efectul vasopresor al catecolaminelor circulante. Alcoolicii în curs de sevraj au aproape întotdeauna creșteri ale catecolaminelor circulante și o activitate nervoasă simpatică crescută.
Astfel, combinarea efectelor depleției de magneziu, acumularea de calciu în celule și creșterea nivelurilor de catecolamine pot explica apariția tensiunii arteriale și efectul favorabil al blocantelor canalelor de calciu asupra acesteia.(11)
2.1.3.1.6. Deficitul de magneziu datorat creșterii excreției renale
Hipomagnezemia poate fi și consecința unor tulburări ale reabsorbției tubulare renale, asociate de obicei cu pierderi renale de potasiu și hipokalemie. Unii pacienți, în special cei cu sindrom Bartter, prezintă hipercalciurie.
Sindromul Gitelman, asemănător sindromului Bartter, este asociat de asemenea cu alcaloza metabolică hipokaliemică, hipermagneziurie și hipomagnezemie, dar excreția calciului este scăzută. Totuși, la acești pacienți, excreția calciului este anormal de scăzută. După un transplant renal se poate observa o hipomagnezemie tranzitorie, datorată diminuării reabsorbției tubulare renale.
Aminoglicozidele, cisplatinul, diureticele, foscarnetul și ciclosporina pot determina pierderi urinare de magneziu. Aminoglicozidele, după administrare prelungită, determină hipomagnezemie și hipokalemie prin perturbarea reabsorbției tubulare, de obicei la pacienții care au primit mai mult de 8,0 g de aminoglicozide. După întreruperea tratamentului, de regulă se produce o recuperare completă. Majoritatea pacienților tratați cu cisplatinium dezvoltă o hipomagnezemie care poate fi severă; hipokalemia este mai rară. Responsabilă pentru aceste tulburări ar putea fi afectarea mitocondriilor din celulele tubulare.
Chiar după întreruperea cisplatiniumului, defectele nefronului pot persista un timp nedefinit. De menționat că la pacienții cu hipomagnezemie și hipocalcemie rezultate din nefrotoxicitatea cisplatiniumului, calcitriolul poate crește pierderile de magneziu.
Aproximativ un sfert din pacienții tratați cu ciclosporină și prednison, după transplant renal, au scăderi ale nivelurilor serice de magneziu sub 0,5 mmol/ 1 (1,2 mg/dl). Deși diureticele de ansă sunt agenți puternici magneziurici, hipomagnezemia nu este frecventă, cu excepția pacienților care primesc doze mari de diuretice sau care primesc două sau mai multe diuretice care acționează la niveluri diferite ale nefronului. Tratamentul cu pentamidină, teofilină sau factori de creștere hematopoietici granulocito-macrofagici poate cauza hipermagneziurie și hipomagnezemie.(11), (26)
2.1.3.1.7. Tratamentul hipomagneziemiei
Tratamentul hipomagnezemiei trebuie să-și propună corectarea cauzei generatoare. Hipomagnezemia datorată unor aporturi alimentare insuficiente sau unor afecțiuni ce diminua absorbția intestinală sau produc pierderi urinare excesive se corectează prin administrarea orală de săruri de magneziu.
Pacienților cu aritmii cardiace potențial grave sau cu vărsături și greață li se recomandă sulfat de magneziu pe cale intravenoasă. Un mililitru de soluție 50% de sulfat de magneziu heptahidrat (MgSO4. 7H2O) conține 2,1 mmol (50 mg) de magneziu. Doza uzuală pentru adult a sulfatului de magneziu 50% este de 2 ml la 6 ore în prima zi, apoi jumătate din această doză în următoarele 3-4 zile. Sulfatul de magneziu se poate injecta intramuscular, dar injecțiile sunt dureroase și pot produce creșteri ale nivelurilor creatin-fosfokinazei, reflectând leziuni musculare și compromițând valoarea determinărilor enzimei în scopul depistării rabdomiolizei.
Când se recomandă administrarea parenterală, se preferă perfuzia sulfatului de magneziu în doze de 4,2 mmol (1g) la interval de 6 ore. Pacienții care necesită sulfat de magneziu intravenos prezintă frecvent hipokalemie și hipofosfatemie asociate. La sulfatul de magneziu se poate adăuga fosfat de potasiu și clorură de potasiu, într-o soluție salină de 0,5 N cu 5% glucoza.
Conținutul total de potasiu din fiecare flacon de perfuzie trebuie să reprezinte un sfert din doza necesară zilnică. La pacienții cu debit urinar normal, se pot administra aceste soluții în cantitate de 750 ml la fiecare 6 ore până când dispar greața și vomismentele și devine posibil aportul pe cale orală. La pacienții cu tetanie prin deficit de magneziu, deși coexistă și o hipocalcemie, calciul nu este eficient în general, iar perfuzia cu săruri de magneziu necesită de obicei minimum 2 ore pentru a corecta tetania. Dispariția completă a tuturor semnelor de tetanie latentă, cum sunt semnele Chvostek și Trousseau, poate necesita până la 24 de ore.
Sunt disponibile mai multe preparate de săruri de magneziu per os. Astfel, 5 ml de antiacid conținând hidroxid de magneziu (Maalox, Gelusil, Mylanta) conțin 14 mmol (340 mg) de magneziu. Totuși, există două obiecții teoretice împotriva utilizării acestor preparate: ele pot conține săruri de aluminiu, care sunt contraindicate dacă există tulburări renale și fixează fosfatul în intestin, ceea ce favorizează în sine pierderile de magneziu. Printre alte preparate, se pot folosi clorura de magneziu și gluconatul de magneziu în tablete, precum și oxidul de magneziu disponibil comercial sub formă de pudră.
Dat fiind că atât spironolactona, cât și triamterenul determină o retenție de magneziu și potasiu, aceste medicamente pot fi adjuvante utile în menținerea unei balanțe normale a magneziului la pacienții cu tratament diuretic. Doza recomandată de săruri de magneziu în tratamentul torsadei vârfurilor sau a aritmiilor ventriculare nu este fixată. În general perfuzia a 4 ml de soluție 50% de MgSO4*7H2O (8 mmoli) timp de 1 – 2 min nu comportă riscuri și are ca rezultat o concentrație a magneziului seric de 1 — 1,7 mmol/ 1 (2,4 — 4,1 mg/dl). Aceasta va fi urmată de perfuzii de câte 8-12 mmol/oră (200 – 300 mg/oră) timp de 4 – 8 ore, iar apoi doze mai mici. Deși, după această schemă, pot apare flush facial și senzație de căldură, concentrația serică rezultată nu depășește 1,8 mmol/l (4,4 mg/dl). Sărurile de magneziu trebuie administrate cu maximă precauție la pacienții cu insuficiență renală.
Mai multe studii sugerează că administrarea sărurilor de magneziu la pacienții cu infarct miocardic acut care nu prezintă hipomagnezemie sau hipokaliemie ar produce scăderea mortalității. Totuși, într-un studiu prospectiv mai recent, ce cuprinde 58.050 de pacienți cărora li s-a administrat o doză de încărcare de 8 mmol (200 mg) de magneziu, urmată de încă 72 mmol (1.800 mg) în următoarele 24 de ore, nu s-a înregistrat vreun beneficiu. Astfel, la pacienții cu infarct miocardic necomplicat nu există o indicație clară de administrare a magneziului.
Sărurile de magneziu au fost propuse de asemenea ca adjuvant în tratamentul astmului, pentru relaxarea mușchilor netezi bronșici. Nu există suficiente date în prezent, care să certifice eficacitatea acestui tratament. (3),(10),(11),(26)
2.1.3.2. Tulburări prin exces de magneziu
Pacienții cu insuficiență renală terminală au frecvent o hipermagnezemie moderată, susceptibilă de a fi agravată prin administrarea de compuși ce conțin magneziu, cum sunt antiacidele sau purgativele. Administrarea de purgative conținând săruri de magneziu se poate demonstra prin existența hipermagnezemiei în ser și a unor concentrații de magneziu în fecale mai mari de 25 mmol/l (60 mg/dl).
Administrarea în sălile de operație a unor anestezice care conțin magneziu poate duce la o hipermagneziemie tranzitorie.
Rabdomioliza provoacă hipermagnezemie prin eliberarea ionului din leziunile musculare. O hipermagnezemie moderată se poate observa și în cursul insuficienței suprarenaliene.
Jumătate din pacienții cu hipercalcemie hipocalciurică benignă familială au o hipermagnezemie moderată. S-a semnalat o hipermagnezemie importantă (6,5 mmol/l sau peste 16 mg/dl) la unii pacienți salvați de la înec în Marea Moartă în Iordania sau în lacul Basque în Columbia Britanică. Concentrațiile de magneziu ale acestor surse de apă ating aproximativ 164, respectiv 178 mmol/l (400, respectiv 435 mg/dl). În cazurile de la Marea Moartă, supraviețuirea celor înecați a fost atribuită unei hipercalcemii importante, legate de concentrațiile foarte mari de calciu în această apă.
Hipermagnezemia devine simptomatică în cazuri rare și este declanșată de obicei de o supradozare involuntară a sărurilor de magneziu, sau este provocată deliberat în cursul tratamentului unei eclampsii. Nou-născuții din mame tratate cu magneziu pentru eclampsie pot avea hipermagnezemie. Magneziul poate încetini transmisia neuromusculară și acționează ca deprimant al sistemului nervos central. Simptomele hipermagnezemiei nu reflectă întotdeauna nivelurile serice. Totuși, toxicitatea pentru orice nivel seric este amplificată în prezența hipocalcemiei, hiperkaliemiei sau a uremiei. La concentrații între 2-4 mmol/l (5-10 mg/dl) apare greață și parestezii faciale. Peste niveluri de 5 mmol/l (12 mg/dl) survin sedarea, hipoventilația cu acidoză respiratorie, o diminuare a reflexelor osteotendinoase profunde și slăbiciune musculară.
La niveluri peste 7,5 mmol/l apar hipotensiune, bradicardie și o vasodilatație difuză, iar la valori și mai mari survin areflexia, coma și paralizia respiratorie. Pacientele tratate pentru eclampsie trebuie supravegheate atent pentru a observa apariția semnelor de intoxicație cu magneziu. În asemenea cazuri, semnele de intoxicație sunt de obicei rapid reversibile după perfuzia de săruri de calciu, cei doi ioni antagonizându-se din punct de vedere electric la nivelul locului lor de acțiune. Administrarea de sodiu și furosemid poate de asemenea să favorizeze excreția magneziului. Hemodializa este de asemenea eficientă în aceste situații. (11),(17),(26).
3. Hormoni implicați în homeostazia osoasă
3.1.Vitamina D în organism. Generalități și implicații în metabolismul osos
3.1.1. Introducere
Vitamina D este de fapt un hormon, nu o vitamină. În cazul unei expuneri adecvate la soare, nu mai este necesară suplimentarea ei prin dietă. Forma activă a vitaminei D este sintetizată sub control metabolic pe calea unor hidroxilări succesive în ficat și rinichi și este transportată pe cale sanguină la țesuturile țintă (intestinul subțire și os), unde reglează homeostazia calciului.
3.1.2. Considerații generale
Metabolismul renal al vitaminei D este reglat de ionii de calciu și fosfați, parathormon și, probabil, de alte peptide, precum și de hormoni steroizi. Studiul tulburărilor ereditare și dobândite ale acestor căi metabolice a permis progrese în cunoașterea fiziopatologiei mai multor afecțiuni interesând metabolismul calciului, al fosforului și al osului. Aceste descoperiri au permis sinteza chimică a derivaților activi ai vitaminei D și analogilor acestora, utilizarea terapeutică a 1,25-dihidroxivitaminei D [1,25(OH)2D] (calcitriol) în numeroase afecțiuni vitamino-D-rezistente, și punerea la punct a metodelor de măsurare a meta-boliților vitaminei D în sânge, permițând caracterizarea anomaliilor de metabolism a vitaminei D.(13)
3.1.3. Fotobiogeneza vitaminei D
Vitamina D3 derivă din 7-dehidrocolesterol (provitamina D3), care este precursorul imediat al colesterolului. Când pielea este expusă la soare sau la anumite surse de radiații artificiale, razele ultraviolete străbat epiderma și produc transformarea 7-dehidrocolesterolului în vitamina D3. Radiațiile cu lungimea de undă între 290 nm și 315 nm sunt absorbite de dublele legături conjugate în pozițiile C5 și C7 ale 7-dehidrocolesterolului și fragmentează inelul B dintre C9 șiC10, ducând la formarea unui 9,10-secosterol (seco înseamnă „ruptură"), care este previtamina D3. Previtamina D3, biologic inactivă, suferă un rearanjament molecular spontan, termodependent, al sistemului conjugat de triene (trei duble legături), ducând la formarea unui 9,10-secosterol termostabil, care este vitamina D3. La temperatura corpului, transformarea completă a previtaminei D3 în vitamina D3 durează în jur de 24 de ore.
Variațiile de temperatură ale suprafeței cutanate nu afectează rata acestei transformări, deoarece procesul se desfășoară în straturile epidermice cu creștere activă, unde temperatura este relativ constantă; de asemenea, modificările temperaturii corporale centrale influențează puțin această reacție. Odată sintetizată, vitamina D3 este transportată din epiderm în circulația sanguină prin intermediul proteinei specifice de transport a vitaminei D. Astfel, vitamina D3 se formează în piele din previtamina D3, timp de multe ore după o expunere solară unică. Deși melanina din piele intră în competiție cu 7-dehidro-colesterolul pentru utilizarea fotonilor din ultraviolete și astfel poate limita sinteza previtaminei D3, prevenirea unei formări în exces de previtamina D3 și de vitamină D3 în timpul unei expuneri prelungite la soare pare să depindă mai degrabă de izomerizarea foto-chimică a previtaminei D3 și vitaminei D3 în produși inactivi biologic. Înaintarea în vârstă diminuează capacitatea pielii de a sintetiza vitamina D3; după vârsta de 70 de ani, aceste capacități se reduc cu mai mult de un sfert. Cremele solare ecran pot reduce sau împiedica producția cutanată de vitamina D3, prin absorbția radiațiilor solare responsabile de sinteza cutanată a previtaminei D3. Alți factori care afectează sinteza cutanată a vitaminei D3 sunt altitudinea, zona geografică, perioada din zi și aria cutanată expusă. Latitudinea are o influență importantă asupra sintezei cutanate de vitamina D3. Pe măsură ce unghiul de zenit al soarelui crește cu apropierea iernii, o mai mare parte a fotonilor de înaltă energie din radiațiile ultraviolete responsabili pentru formarea previtaminei D3 este absorbită de stratul de ozon. Dacă întregul corp este expus la o radiație solară suficientă pentru a produce un eritem moderat, creșterea nivelului seric de vitamină D este aproape egală cu cea observată după consumul unei doze orale de 10.000 până la 25.000 de unități internaționale (1 UI = 0,025 (ig) de vitamină D. Numai când iradierea cutanată este insuficientă pentru a produce cantitățile cerute de vitamina D3 devine necesară suplimentarea aportului prin dietă pentru prevenirea defectelor de mineralizare a scheletului. (13),(14)
3.1.4. Surse exogene de vitamina D
Uleiurile de ficat de pește, care constituie o sursă naturală de vitamina D, au fost larg utilizate la începutul secolului pentru tratarea rahitismului. Tratarea laptelui și a unor cereale cu vitamina D2 cristalină (sau cu vitamina D3 previne rahitismul și osteomalacia. Totuși, un studiu al conținutului în vitamina D al laptelui în Statele Unite și Canada vestică a arătat că, în 71 % din cazuri, laptele conținea mai puțin de 80-120% din cantitatea de vitamină D notată pe etichetă, iar în 15% din eșantioanele de lapte degresat nu s-a putut decela vitamina D. Deși National Research Council (Consiliul de Cercetare Națională) al Statelor Unite recomandă un aport zilnic de 200 UI pentru adulți, această cantitate poate fi insuficientă în cazul unei producții cutanate insuficiente de vitamină D3. În absența unei expuneri solare, necesitățile zilnice de vitamină D sunt estimate la 400-600 UI. (14)
3.1.5. Metabolismul vitaminei D
Odată intrată în circulația sanguină, fie prin absorbție intestinală din alimente, fie prin sinteza cutanată, vitamina D este transportată la ficat legată de o alfa1 globulină specifică (proteina de transport a vitaminei D). În ficat, vitamina D este metabolizată în 25-hidro-xivitaminaD [25(OH)D] de către enzime de origine mitocon-drială și/sau microzomală 25(OH)D este unul din principalii metaboliți circulanți, iar timpul său de înjumătățire serică este de aproximativ 21 de zile. Măsurarea concentrațiilor serice de 25(OH)D și a unora din metaboliții săi utilizează metode de legare competitivă. Concentrația serică normală a 25(OH)D variază, după diferite laboratoare, de la 20 la 200 nmoli/l (8-80 ng/ml). La subiecții expuși excesiv la soare, nivelul seric de 25(OH)D poate atinge 250 nmol/l (100 ng/ml), fără consecințe nefaste asupra metabolismului calcic. Valorile normale sunt mai mici în Marea Britanie decât în Statele Unite, datorită nesuplimentării sistematice cu vitamina D a alimentelor și a expunerii la soare mai reduse. Nivelurile serice ale 25(OH)D reflectă în mod obișnuit atât nivelul 25-hidroxivitaminei D2 (25(OH)D2), cât și al 25-hidroxivitaminei D3 [25(OH)D3]. Raportul între acești derivați 25-hidroxilați depinde atât de cantitățile respective de vitamină D2 și D3 prezente în alimentație, cât și de cantitatea de previtamină D3 formată prin expunerea la soare.
25-Hidroxilarea hepatică a vitaminei D este controlată printr-un mecanism de feedback. Această reglare nu este totuși strictă; o creștere a aportului alimentar sau a producției endogene de vitamină D3 produce creșteri ale nivelului seric de 25(OH)D. Nivelul poate crește peste 1200 nmoli/l (500 ng/ml), când aportul de vitamină D este excesiv. Nivelul seric al 25(OH)D se reduce în cazul unor boli hepatice cronice severe (tabelul 353-1).
25(OH)D nu este biologic activă in vivo la nivelurile fiziologice, dar este activă in vitro la concentrații mari. După formarea în ficat, 25(OH)D este legată de proteina transportoare a vitaminei D și dusă la rinichi, unde suferă o hidroxilare suplimentară stereospecifică cu sediul la C1 sau C24. Rinichiul joacă un rol central în transformarea 25(OH)D ce duce la formarea metaboliților săi biologic activi. Activitatea 25(OH)D-1-hidroxilazei mitocondriale renale este stimulată de hipocalcemie, având drept consecință creșterea vitezei de conversie a 25(OH)D în 1,25(OH)2D. Totuși, se pare că hipocalcemia nu controlează această hidroxilare în mod direct. Orice scădere a concentrației serice de calciu sub nivelul normal reprezintă un stimul pentru creșterea secreției de PTH, care determină creșterea sintezei de 1,25(OH)2D în tubul contort proximal renal. Producția renală de 1,25(OH)2D amplifică efectele PTH de scădere a concentrațiilor de fosfat circulant (și probabil și a concentrațiilor intracelulare renale). 1,25(OH)2D influențează, de asemenea, metabolismul renal al 25(OH)D prin diminuarea activității 25(OH)D-la-hidroxilazei și prin stimularea metabolizării 25(OH)D în 24R, 25-dihidroxivitamină D [24,25 (OH)2D].
24,25(OH)2D este prezent în ser în mod normal în concentrații cuprinse între 1-10 nmoli/l (0,5-5 ng/ml). 24,25(OH)2D este de asemenea un substrat pentru 25(OH)D-la-hidroxilaza renală și este convertit la la, 24R, 25-trihidroxivitaminaD [1,24,25-(OH)3D] care este, la rândul său, metabolizat în acid calcitroic, biologic inactiv. Celulele din culturi care posedă receptori nucleari pentru 1,25(OH)2D, cum sunt condrocitele, keratinocitele și fibroblaștii cutanați, celulele intestinale și cele din melanoame, pot metaboliza de asemenea 25(OH)D în 24,25(OH)2D. Deși 24,25(OH)2D poate juca un rol în expresia acțiunii vitaminei D, pare mai probabil că hidroxilarea la CM constituie prima etapă a degradării 25(OH)D și a 1,25(OH)2D în metaboliți hidrosolubili inactivi, incluzând acidul calcitroic; mai mult de 35 de metaboliți își au originea în 25(OH)D sau 1,25(OH)2D, cei mai mulți dintre ei fiind produși de degradare. (11),(13),(14).
3.1.6. Fiziologia vitaminei D
1,25(OH)2D produs de rinichi și de placentă este singurul metabolit cu importanță cunoscută al vitaminei D; rolul potențial al altor metaboliți nu a fost elucidat. 1,25(OH)2D legat de proteina transportoare a vitaminei D ajunge la intestin, unde forma liberă este captată de celule și transportată spre un receptor nuclear protein-specific. Acest receptor al 1,25(OH)2D aparține marii familii a factorilor reglatori ai transcripției grupului steroid-retinoid-vitamină D. Complexul 1,25(OH)2D-receptor interacționează cu receptorul X al acidului retinoic, formând un complex heterodimeric, care se cuplează cu secvențe de ADN specific, numite factori de răspuns la vitamina D (VDRE). În urma acestei interacțiuni, se modifică transcripția genelor; astfel, în intestin se sintetizează proteina transportoare a calciului, iar în os se produc osteocalcina, osteopontina și fosfataza alcalină. 1,25(OH)2D poate avea, de asemenea, efecte extra-nucleare asupra țesuturilor țintă; 1,25(OH)2D crește transportul calciului din spațiul extracelular în cel intracelular, poate mobiliza calciul din depozitele de calciu intracelular și stimulează metabolismul fosfatidil-inozitolului. La nivel intestinal, efectul principal al 1,25(OH)2D este de a stimula transportul calciului și fosforului, din lumenul intestinului subțire în circulație.
Efectul 1,25(OH)2D de creștere a resorbției osoase pare a fi sinergic cu cel al PTH-ului. Osteoclastele mature nu posedă receptori pentru PTH sau pentru 1,25(OH)2D, cei doi hormoni putând crește resorbția osoasă prin stimularea precursorilor osteoclastici imaturi, care prezintă receptori pentru ambele substanțe, sub acțiunea cărora vor deveni osteoclaste mature, și/sau prin interacțiunea cu osteoblastele și cu celulele stromale ale măduvei osoase, cu producerea citokinelor care stimulează activitatea osteoclastelor mature. Rolul 1,25(OH)2D în controlul renal asupra calciului și fosforului rămâne nesigur.
Receptorii pentru 1,25(OH)2D sunt prezenți în intestin, os, rinichi, precum și în celule care nu aparțin clasic organelor țintă pentru acest hormon, cum sunt pielea, sânul, hipofiza, paratiroidele, celulele beta ale insulelor pancreatice, gonadele, creierul, mușchii scheletici, monocitele circulante, limfocitele B și T activate. Deși rolul său fiziologic asupra acestor celule rămâne să fie determinat, in vitro, 1,25(OH)2D are numeroase efecte: inhibă proliferarea keratinocitelor și fibroblaștilor, stimulează faza finală de diferențiere a keratinocitelor, stimulează producția de IL-1 de către monocite, diferențierea monocitelor în macrofage și în celule de tip osteoclaste, inhibă producția de PTH, inhibă producția de IL-2 și imunoglobuline de către limfocitele T și respectiv B activate.
În plus, diferite tipuri de linii celulare tumorale posedă receptori pentru 1,25(OH)2D, spre exemplu linii derivate din carcinoame de sân, melanoame, promieloblaști. Liniile celulare tumorale care au receptori pentru 1,25(OH)2D răspund la acțiunea hormonului prin scăderea ratei de proliferare și prin stimularea diferențierii celulare. De exemplu, dacă promielocitele maligne umane ce posedă acești receptori (HL-60) sunt expuse la 1,25(OH)2D, celulele se diferențiază în macrofage funcționale într-o săptămână. Deși mecanismul inducției acestei maturații nu este cunoscut, 1,25(OH)2D scade expresia oncogenei c-myc, în paralel cu efectul de scădere a replicării. Acest efect, totuși, nu este unul de durată; când metabolitul este îndepărtat de pe promielocitele HL-60 în curs de maturare, celulele își regăsesc originea tumorală inițială și expresia oncogenei c-myc nu mai este supresată.
Rolul 1,25(OH)2D în reglarea diferențierii celulare și a răspunsurilor imune nu este cunoscut. Totuși, se pare că arputea regla sinteza de PTH prin feedback negativ. Această posibilitate justifică administrarea intravenoasă de 1,25(OH)2D3 pentru supresia secreției de PTH la pacienții cu insuficiență renală cronică. Pacienții cu rahitism vitamino-D dependent tip II, care sunt incapabili să reacționeze la concentrații fiziologice de 1,25(OH)2D (datorită mutațiilor ce afectează funcția VDR), par să nu aibă in vivo defecte demonstrabile ale răspunsului imun celular, nici tulburări de creștere a pielii (cu excepția unei alopecii asociate) sau a altor țesuturi. Afectarea metabolică osoasă la acești pacienți regresează după administrarea intravenoasă de calciu. Deși utilizarea calcitriolului [1,25(OH)2D] nu este eficace în tratamentul leucemiei, activitatea antiproliferativă a calcitriolului și a analogului său – calcipotriena — justifică utilizarea acestora în tratamentul psoriazisului. Cele mai multe măsurători ale 1,25(OH)2D circulant în diferite stări fiziologice și patologice utilizează o metodă de fixare competitivă a receptorului. Concentrațiile serice de vitamină D și de 25(OH)D variază în funcție de anotimp și de aportul de vitamină D. În schimb, concentrația serică de 1,25(OH)2D nu pare să fie influențată nici de anotimp, nici de creșterea aportului alimentar de vitamină D, nici de expunerea la soare; atâta timp cât aportul de vitamină D și concentrațiile circulante de 25(OH)D sunt suficiente, mecanismele de reglare metabolică ce controlează 25(OH)D-la-hidroxilaza renală asigură menținerea unui nivel seric stabil al 1,25(OH)2D. Nivelul seric al 1,25(OH)2D variază între 40 și 160 pmol/l (16-65 pg/ml), iar timpul de înjumătățire serică se situează între 3 și 6 ore.
Principalul mecanism fiziologic de reglare a secreției de 1,25(OH)2D pare să implice variații ale concentrațiilor de calciu seric extracelular, antrenând modificări reciproce ale secreției de PTH. Aceasta controlează nivelul producției de 1,25(OH)2D, probabil prin acțiunea asupra concentrațiilor serice sau tisulare de fosfor. Alți factori care stimulează producția de 1,25(OH)2D sunt estrogenii, prolactina și hormonul de creștere. Pentru specia umană, adaptarea la creșterea nevoilor de calciu în timpul creșterii, sarcinii și lactației se realizează prin mărirea eficienței absorbției intestinale a calciului, probabil prin intensificarea activității 25(OH)-la-hidroxilazei. În cursul primelor două trimestre de sarcină, creșterea nivelurilor de 1,25(OH)2D este proporțională cu creșterea concentrației proteinei transportoare de vitamină D; concentrațiile de 1,25(OH)2D sub formă liberă nu variază. În timpul ultimului trimestru, nevoia de calciu pentru mineralizarea scheletului fetal este satisfăcută prin creșterea concentrației formei libere de 1,25(OH)2D, ceea ce determină creșterea absorbției intestinale a calciului la gravide. (11),(13),(14)
3.1.7. Fiziopatologia tulburărilor de aport și metabolism a vit. D
Hipovitaminoza D poate rezulta dintr-un deficit al producției cutanate endogene de vitamină D3, dintr-o insuficiență de aport alimentar și/ sau dintr-un deficit de absorbție a vitaminei D din alimente în intestinul subțire. Rezistența la efectele vitaminei D se poate datora:
(1) utilizării de medicamente care antagonizează acțiunea vitaminei D;
(2) tulburărilor în metabolismul vitaminei D;
(3) unui deficit sau unor anomalii ale receptorilor pentru 1,25(OH)2D. Consecințele hipovitaminozei D ar fi:
(1) tulburări ale metabolismului ionilor minerali și ale secreției PTH și
(2) deficiențe în mineralizarea scheletului (antrenând rahitismul la copii și osteomalacia la adulți).
În ce privește metabolismul calciului, deficitul de vitamină D conduce la absorbția intestinală insuficientă a calciului și hipocalcemie. Aceasta stimulează secreția de PTH (hiperparatiroidism secundar), care stimulează eliberarea de calciu din oase și scade excreția renală de calciu, tinzând să corecteze hipocalcemia; în consecință, cei mai mulți pacienți au o calcemie normală sau la limita inferioară. (În stadii avansate de hipovitaminoza D netratată poate apărea o hipocalcemie severă). Hipofosfatemia este mai marcată decât hipocalcemia, mai ales în stadiile incipiente ale deficitului de vitamină D.
Eficiența absorbției intestinale a fosfatului este de asemenea scăzută. Creșterea secreției de PTH, deși parțial eficientă în atenuarea hipocalcemiei, duce la pierderi urinare de fosfat prin scăderea reabsorbției tubulare renale. Acest efect este factorul cel mai semnificativ în producerea hipofosfatemiei. Dacă filtrarea glomerulară (RFG) este normală, principalele anomalii sunt hipofosfatemia, niveluri serice ale calciului normale sau ușor scăzute, niveluri crescute de PTH și niveluri scăzute de 25(OH)D
Deși transformarea vitaminei D în 25(OH)D este afectată în cursul bolilor hepatice cronice severe, nu se observă o corelație strictă între scăderea nivelului seric de 25 (OH)D și osteopenie. Pacienții cu sindrom nefrotic cu proteinurie mai mare de 4 g/ zi pot avea niveluri scăzute de 25(OH)D, datorită pierderii prin urină a proteinei transportoare a vitaminei D, strâns legată de 25(OH)D. Nivelurile circulante de 25(OH)D pot fi de asemenea scăzute în cazul creșterii catabolismului său în 1,25(OH)2D, cum poate fi observat în sarcoidoză și hiperparatiroidism. Terapia anticonvulsivantă cronică poate și ea să determine osteomalacie sau rahitism; defectele de mineralizare sunt mai grave la pacienții cu terapie medicamentoasă multiplă, având un aport de vitamină D sau expunere la soare insuficiente. Medicamentele anticonvulsivante au efecte multiple asupra metabolismului calciului. Fenobarbitalul produce inducția enzimelor microzomale hepatice, afectează cinetica 25hidroxilazei vitaminei D și stimulează secreția biliară, ceea ce conduce la reducerea concentrațiilor serice de vitamină D și 25(OH)D. Fenitoinul și fenobarbitalul inhibă transportul intestinal al calciului și mobilizarea ionilor minerali din os, independent de efectele lor asupra metabolismului vitaminei D.
Glucocorticoizii în doze mari conduc la osteoporoză, dar nu produc osteomalacie sau rahitism. Glucocorticoizii inhibă direct absorbția intestinală a calciului mediată de vitamina D și mobilizarea mineralelor din oase, și stimulează sensibilitatea celulelor osoase la 1,25(OH)2D, prin stabilizarea receptorului pentru 1,25(OH)2D sau prin creșterea afinității sau numărului de receptori. Pacienții care primesc cronic glucocorticoizi pot avea niveluri serice scăzute de 1,25(OH)2D, printr-un mecanism necunoscut.
Nu s-a descris un defect genetic al 25-hidroxilării hepatice a vitaminei D, dar există o afecțiune ereditară a metabolismului calciului și oaselor, în cursul căreia producția renală de 1,25(OH)2D este deficitară. În sindromul rahitismului pseudocarențial (cunoscut și ca rahitism vitamino-D-dependent de tip I), secreția renală de 1,25(OH)2D este afectată, nivelurile circulante de 1,25(OH)2D sunt scăzute, dar răspunsul terapeutic la doze fiziologice de calcitriol (0,25-1 (ig/zi) este normal. Aceste tulburări sunt atribuite unei deficiențe în activitatea 25(OH)D-la-hidroxilazei renale. La pacienții cu un fenotip similar de rahitism pseudocarențial vitaminoD-rezistent (rahitism vitamino-D-dependent tip II), mutațiile afectează funcția receptorului pentru 1,25(OH)2D, prin alterarea legării hormonului de receptor sau a legării complexului hormon-heterodimer de ADN. Indivizii ce prezintă această tulburare au niveluri circulante ridicate de 1,25(OH)2D; administrarea unor doze mari de vitamină D produce creșteri și mai mari ale acestor niveluri.
La pacienții cu rahitism hipofosfatemic X-linkat, concentrațiile serice de 1,25(OH)2D sunt normale sau reduse. Deoarece hipofosfatemia este un puternic stimulator al 25(OH)D-la-hidroxilazei renale, nivelurile de 1,25(OH)2D ar trebui să fie înalte. În acest sindrom există un defect funcțional al 25(OH)D-la-hidroxilazei. De aceea, asocierea de calcitriol concomitent cu suplimentarea fosforului este mai eficace decât tratamentul numai cu suplimente de fosfor. La pacienții cu insuficiență renală cronică ușoară sau moderată (RFG > 0,5 ml/s sau RFG > 30 ml/min) și cu un clearance al fosforului diminuat, hiperfosfatemia și acidoza joacă un rol important în supresia producției renale de 1,25(OH)2D, în
ciuda nivelurilor circulante înalte de PTH. Odată cu distrugerea progresivă a cortexului renal, rezervele de 25(OH)D-la-hidro-xilază diminuează până la punctul în care rinichiul nu mai este capabil să producă suficient 1,25(OH)2D pentru menținerea homeostaziei calciului, chiar dacă nivelurile fosforului seric sunt normale. În aceste condiții, tratamentul de substituție cu calcitriol este cel mai eficient. Cu vârsta, receptivitatea 25(OH)D-la-hidroxilazei la PTH scade, ceea ce duce la diminuarea ușoară a nivelurilor circulante de 1,25(OH)2D și poate contribui la scăderea absorbției calciului la vârstnici.
Pacienții cu hipocalcemie datorată unui hipoparatiroidism sau pseudohipoparatiroidism prezintă o diminuare a nivelului seric mediu de 1,25(OH)2D, deși la unii se observă valori normale. La acești pacienți, doze substitutive mici de calcitriol (0,25-1g/zi) sunt eficace, chiar dacă concentrațiile serice de 25(OH)D sunt ridicate. Aceste observații sugerează că absența sau insuficiența activității PTH-ului diminuează activitatea 25(OH)D-la-hidroxilazei renale. Nu se știe în ce măsură concentrațiile serice de 1,25(OH)2D s-ar normaliza dacă hiperfosfatemia ar putea fi controlată adecvat.
Pacienții cu osteomalacie indusă tumoral (oncogenică) au niveluri serice diminuate de fosfor și 1,25(OH)2D. Aceste tumori secretă probabil una sau mai multe substanțe care produc pierderi renale de fosfor și o inhibiție a sintezei de 1,25(OH)2D; după îndepărtarea tumorii, fosforul seric și nivelurile de 1,25(OH)2D se normalizează.
În afecțiuni cum sunt sarcoidoza (și alte boli granulomatoase cronice), limfoame, hipercalciuria idiopatică și sindromul Williams există o creștere a sintezei de 1,25(OH)2D din 25(OH)D. Hipercalcemia și hipercalciuria din sarcoidoză sunt asociate cu creșteri ale concentrațiilor circulante de 1,25(OH)2D, sintetizat de granuloamele și macrofagele alveolare pulmonare ale pacienților. In vitro, este posibilă inducerea transformării 25(OH)D în 1,25(OH)2D de către macrofagele pulmonare normale, venite în contact cu lipozaharide provenite din peretele bacteriilor gram-negative sau cu interferon-y. Cei mai mulți pacienți cu hipercalcemie indusă tumoral au concentrații circulante joase de 1,25(OH)2D . Excepții sunt pacienții cu limfoame cu diferite tipuri histologice (limfoame cu celule T, limfoame mixte cu histiocite și limfocite și limfoame cu celule B imunoblastice), la care hipercalcemia se însoțește de creșteri ale concentrațiilor de 1,25(OH)2D. S-a raportat un caz la care excizia chirurgicală a unui limfom splenic solitar a adus la normalizarea atât a nivelului seric al 1,25(OH)2D, cât și al calciului, sugerând că limfomul metaboliza excesiv 25(OH)D în 1,25(OH)2D. Pacienții cu hipercalcemie și niveluri sanguine ridicate ale 1,25(OH)2D datorate unei producții extrarenale excesive a hormonului răspund bine la glucocorticoizi, cu descreșterea concentrațiilor circulante ale 1,25(OH)2D și calciului. Pacienții cu hiperparatiroidism primar, hipercalciurie și calculi renali au, de obicei, niveluri circulante ridicate de 1,25 (OH)2D. Similar, în unele cazuri de hipercalciurie idiopatică, absorbția intestinală a calciului crește într-un mod anormal. Aproximativ o treime din acești pacienți au 1,25(OH)2D circulant la limita superioară a normalului sau crescut. Aceste constatări sunt în acord cu ipoteza potrivit cărei o producție excesivă de 1,25(OH)2D ar fi responsabilă pentru creșterea excesivă a absorbției calciului din intestinul subțire. Sugarii care au hipercalcemie asociată cu stenoză aortică supravalvulară, retard mental și facies elfin (sindromul Williams) au, de asemenea, și o creștere a concentrației serice de 1,25(OH)2D. Nu este clar dacă aceste niveluri crescute sunt rezultatul sintezei sau al degradării anormale a 1,25(OH)2D.
S-a sugerat că alterarea nivelurilor receptorilor vitaminei D în țesuturile țintă (de exemplu intestinul) ar putea afecta
metabolismul calciului și osului, iar densitatea minerală a osului pare a fi asociată cu un polimorfism specific al genei VDR. Aceste polimorfisme interesează secvențele de ADN necodificatoare (introni), sau secvența codificatoare într-o manieră care nu modifică secvența de aminoacizi ai VDR; în mod specific, polimorfismele care interesează endonucleazele Bsm-I și Taq I (bb, TT) au fost asociate cu densități minerale osoase mai mari. (11),(13),(14)
3.2. Parathormonul
3.2.1 Fiziologie
Funcția PTH este de a menține concentrația calciului în lichidele extracelulare. Acest hormon acționează direct asupra osului și rinichiului și indirect asupra intestinului, prin intermediul efectelor sale asupra sintezei de 1,25(OH)2D, pentru creșterea concentrației serice a calciului; la rândul său, producția de PTH este strâns reglată de concentrația serică a calciului ionizat. Acest sistem de feedback este principalul mecanism homeostatic de control al calciului extracelular. Orice tendință la hipocalcemie, cum este cea indusă de un aport de calciu insuficient, este compensată printr-o creștere a secreției de PTH.
Aceasta, la rândul său:
(1) crește rata resorbției minerale osoase și deci fluxul de calciu din oase spre sânge,
(2) reduce clearance-ul renal al calciului returnând o proporție mai mare din calciul filtrat prin glomerul spre lichidele extracelulare; și
(3) crește eficiența absorbției calciului din intestin. Importanța fiziologică relativă a stimulării transportului de calciu din os, rinichi și intestin în controlul homeostazei calciului pe termen scurt nu este stabilită, dar controlul imediat al calciului sanguin se datorează probabil efectelor hormonului asupra osului și, în mai mică măsură, reglării clearance-lui renal al calciului.
Pe de altă parte, menținerea unei balanțe echilibrate a calciului este, probabil, o consecință a efectului PTH asupra nivelurilor 1,25(OH)2D și deci asupra eficienței absorbției intestinale a calciului. PTH joacă un rol major în transferul de calciu între os și lichidele extracelulare, care atinge valori de 12 mmoli/ zi (500 mg), ceea ce reprezintă o cantitate importantă în raport cu rezerva de calciu a lichidelor extracelulare. Funcția homeostatică a hormonului constă în menținerea constantă a concentrației calciului în sânge, realizată cu prețul distrucției osoase. Acțiunea PTH asupra rinichiului, de creștere a reabsorbției calciului filtrat poate, de asemenea, să contribuie la reglarea rapidă a concentrației sanguine a calciului. (16),(17)
3.2.2. Acțiuni asupra țesutului osos
PTH are multiple acțiuni asupra țesutului osos, unele directe, altele indirecte. După administrarea de PTH, se observă o creștere a vitezei de eliberare a calciului din oase spre sânge, timpul necesar apariției acestui efect variind cu doza de PTH și cu statusul metabolic general (influențat de vârstă, regim etc.). În mod obișnuit, este necesar un timp de 30 de minute până la o oră pentru a detecta o creștere semnificativă a calciului din sânge, dar, utilizând radioizotopii, decelarea modificărilor eliberării de calciu din oase se realizează în câteva minute. Studii efectuate atent au arătat că această eliberare a calciului din oase este precedată de un eflux rapid al calciului dinspre sânge spre os, probabil în celulele osoase. Efectele pe termen lung ale PTH sunt reprezentate de creșterea numărului de celule osoase, în special osteoclaste, și de creșterea remanierii osului; aceste efecte apar după mai multe ore de la administrarea hormonului și persistă mai multe ore după ce aceasta încetează. Stimularea continuă prin niveluri crescute de PTH (ca în hiperparatiroidism sau în administrările prelungite la animale) conduce la resorbția osoasă mediată de osteoclaste. La animale, administrarea de PTH intermitent, timp de mai multe zile, determină mai degrabă o stimulare netă a osteoformării decât o distracție osoasă. Studii efectuate la om confirmă că administrarea intermitentă, prelungită, de PTH poate conduce la un efect anabolic global asupra osului, mai degrabă decât la un simplu turnover osos crescut. Această acțiune anabolizantă a PTH asupra scheletului este în curs de studiu clinic. Osteoblastele sunt considerate a fi cruciale pentru acest efect de osteoformare al PTH-ului, iar osteoclastele par a media distracția osoasă. Osteoblastele, care posedă receptori pentru PTH, stimulează indirect osteoclastele. Osteoclastele se pare că nu au receptori pentru PTH.
Acțiunea PTH asupra osteoclastelor pare a fi indirectă, prin intermediul citokinelor eliberate de osteoblaste pentru activarea osteoclastelor; în studii experimentale ale resorbției osoase in vitro, osteoblastele trebuie să fie prezente alături de osteoclaste, pentru a permite activarea de către PTH a osteoclastelor în scopul resorbției osoase. Natura citokinelor care stimulează osteoclastele este un subiect de interes major. Principalii candidați sunt IGF-1, interleukina-6, factorul de stimulare a coloniilor de granulocite și macrofage (GM-CSF) și posibil și alți agenți, dar mesagerul (sau mesagerii) definitiv nu s-a determinat încă. (11),(16)
3.2.3. Biochimia PTH
Secvența completă de aminoacizi ai PTH a fost determinată la unele animale (vaca, porcul și șobolanul), precum și la om. Peptidele au o structură compusă dintr-un singur lanț de 84 de aminoacizi. Moleculele nu conțin nici cisteină, nici cistină; secvența aminoacizilor nu diferă pentru cele 4 specii. Secvența PTH-ului la pui a fost dedusă plecând de la secvența nucleotidelor din ADNc clonat și diferă de cea a hormonului mamiferelor. Există o deleție largă în mijlocul moleculei și o adiție mai largă la capătul carboxi-terminal, având drept rezultat o moleculă de 88 de aminoacizi, în loc de 84. Totuși, partea amino-terminală, responsabilă de activitatea biologică a moleculei, este foarte bine conservată.
Au fost determinate anumite părți ale structurii, necesare fixării hormonului de receptorii săi, și deci indispensabile activității sale biologice. Fragmentele de sinteză conținând secvența reziduurilor 1-34 ale capătului amino-terminal (sau chiar secvențe mai scurte, secvența 2-26 părând să fie minimul necesar pentru activitate) posedă acțiunile biologice cunoscute ale hormonului asupra transportului ionilor minerali la nivelul rinichiului și osului și, prin intermediul stimulării 25-hidroxi-vitamina D-la-hidroxilazei renale, stimulează și absorbția intestinală a calciului. Rolul biologic al regiunii carboxi-
terminale a PTH-ului este în curs de evaluare; ar putea exista un receptor separat pentru această zonă a moleculei.
Fragmentele amputate la extremitatea lor amino-terminală păstrează afinitatea de legare de receptorii pentru PTH, dar pierd capacitatea de a induce un răspuns biologic. Peptidul compus din secvențele 7-34 este un inhibitor competitiv al fixării hormonului activ de receptori in vitro, dar este doar un inhibitor slab in vivo. (11),(17)
3.2.4. Biosinteză, secreție, metabolism
Câteva forme moleculare mai mari au fost identificate în secvența biosintetică ce pornește de la transcripția genei și, trecând prin traducere, ajunge la formarea peptidului final de 84 de aminoacizi, stocat în granule secretorii, înaintea secreției sale extracelulare. Primul precursor detectabil, numit prepropa-rathormon, este constituit din 115 aminoacizi; această formă moleculară este convertită la un intermediar de 90 de aminoacizi numit proparathormon, care apoi se transformă în parathormon (PTH) cu 84 de aminoacizi, care va fi secretat. Astfel, PTH suferă, ca și alte polipeptide și proteine destinate secreției extracelulare, un proces complex, de sinteză inițială a unei molecule mai mari, care apoi se va reduce în mărime prin clivaje succesive, înainte de secreție; există analogii strânse cu etapele de reglare a biosintezei, transportului și stocării altor molecule proteice destinate secreției. Regiunile hidrofobe ale preproparathormonului sunt similare cu regiuni specifice preproteice ale altor proteine secretate de celule și joacă un rol în orientarea transportului polipeptidului de la locul de sinteză la poliribozomi, trecând prin reticulul endoplasmic, apoi la granulele secretorii. Gradul și natura reglării acestor etape secvențiale în biosinteza PTH-ului sunt puțin înțelese. În cazul unor persoane înrudite afectate de hipoparatiroidism, s-a identificat o mutație în regiunea preproteică a genei, care întrerupe secvența critică hidrofobă, interferând astfel secreția hormonului.
Genele ce codifică PTH au fost clonate pentru bovine, șobolani și om, găsindu-se că structurile genelor pentru aceste trei specii au o importantă asemănare. Studii de clonare in vitro și expresie genică a moleculei de PTH au demonstrat existența unor regiuni destinate controlului expresiei genice la nivel transcripțional. S-a demonstrat astfel existența unor locusuri de interacțiune și reglare de către 1,25(OH)2D și receptorul său, locusuri reglatoare situate în amonte și situsuri ce permit reglarea transcripției de către concentrația de calciu din mediu. Intervenția acestor mecanisme puse în evidență in vitro nu este clarificată din punct de vedere al reglării fiziologice a biosintezei PTH și secreției acestuia; este posibil ca viteza transformării precursorilor hormonali, degradarea proteolitică și turnover-ul propriu al hormonului (în general fenomenul de reglare posttraducțională a producției hormonale) să fie mai importante pentru biodisponibilitatea hormonală decât modificările de la nivelul ratei transcripției. S-ar părea că, în cazul unei variații în limite fiziologice a valorilor calciului și nivelurilor de 1,25(OH)2 D din sânge sau a unor solicitări de mediu de scurtă durată (de exemplu post de 24 de ore), modificările activității transcripționale a genei PTH-ului nu ar avea importanță pentru controlul nivelului sanguin al hormonului. Controlul asupra depozitelor hormonale este exercitat de variația ratei de degradare proteolitică a prehormonului, care, la rândul său, este sub controlul calciului din mediul extracelular; concentrații mari de calciu stimulează degradarea proteolitică a depozitelor hormonale, în timp ce calciul scăzut o inhibă.
Secreția de PTH este controlată de concentrația calciului sanguin, care poate varia în limite largi; fracția ionizată din calciul sanguin este cea cu rol determinant în reglarea secreției hormonului. Când concentrația calciului scade de la valoarea normală până la 1,9-2 mmol/l (7,5-8 mg/dl) (calciu total), secreția hormonală crește rapid până la o valoare maximă, de cinci ori mai mare față de nivelul bazal al secreției. Agoniștii beta-adrenergici ca epinefrina și agoniștii H-2 pot, de asemenea, să crească secreția hormonală, fără a se fi stabilit semnificația fiziologică a acestei stimulări secretorii. În plus, medicamente ca propranololul și cimetidina nu determină reduceri ulterior reproductibile ale nivelurilor circulante ale PTH.
Nivelul calciului din lichidele extracelulare controlează secreția de PTH prin interacțiunea cu un senzor pentru calciu, un receptor legat de proteina G, pentru care ionii de Ca2+ acționează ca liganzi. Stimularea receptorului prin niveluri crescute de calciu duce la încetinirea ratei de secreție a PTH-ului, datorată unor semnale intracelulare, generate de receptorul activat. Semnalele intracelulare ar putea fi reprezentate de inozitol-trifosfat și diacilglicerol, formate prin activarea unei fosfolipaze de către senzorul pentru calciu. Acest receptor este un membru al unei subfamilii aparținând marii familii a receptorilor proteinei G, ce se caracterizează printr-un larg domeniu extracelular, adecvat pentru „agățarea" unor liganzi cu moleculă mică. Receptorul este regăsit în glandele paratiroide și în celulele secretoare de calcitonină (celule C) din tiroidă, creier și rinichi. Rolul biologic al receptorului în alte țesuturi decât glandele paratiroide nu este cunoscut. Rolul fiziologic al senzorului pentru calciu ca mediator al răspunsului glandular a fost documentat prin demonstrarea faptului că mutații punctiforme care afectează funcția receptorului conduc la fenotipuri distincte, cu hiper-paratiroidism sau hipoparatiroidism.
Hormonul secretat in vivo de către glandele paratiroide normale, umane sau bovine, sau de adenoame paratiroidiene are aceleași caracteristici imunologice și aceeași mărime moleculară ca și peptidul de 84 de aminoacizi (cu greutate moleculară 9500), extras din glandă. Totuși, cea mai mare parte a materialului hormonal imunoreactiv găsit în circulație, atât la om, cât și la animale (vacă, câine), are masa moleculară mai mică decât hormonul extras sau secretat. Fragmentele imunoreactive circulante principale (cu greutate moleculară de aproximativ 7000) sunt lipsite de o porțiune din secvența amino-terminală, indispensabilă activității biologice, și sunt deci fragmente biologic inactive (așa numitele fragmente intermediare și carboxi-terminale). Studiul acestor fragmente sugerează că o endopeptidază clivează molecula în cel puțin două tipuri de fragmente. Cea mai mare parte a acestei proteolize hormonale se petrece în ficat și rinichi.
Procesul proteolitic ar trebui să determine formarea unui al doilea fragment (cu greutate moleculară de 2000 sau 3000), reprezentând porțiunea amino-terminală, biologic activă, a hormonului. Glanda eliberează atât hormonul integral, cât și fragmentele hormonale. Totuși, până în prezent, numai fragmente ce corespund porțiunilor mijlocii și carboxi-terminale au fost detectate în sângele venos la ieșirea din glandă. Dacă s-ar conserva într-adevăr fragmente biologic active în urma proteolizei hormonale în glandă sau în zonele periferice, asemenea fragmente amino-terminale ar putea constitui forme hormonale active alternative. După multe studii, se pot trage câteva concluzii. Nu există nici o dovadă convingătoare pentru existența fragmentelor amino-terminale circulante. De asemenea, nu se detectează fragmente circulante, biologic active, la analiza produșilor rezultați din metabolismul periferic. Metabolismul periferic al PTH nu pare să fie controlat de situații fiziologice (nivel de calciu ridicat sau coborât etc.); în consecință, metabolismul periferic al hormonului, deși responsabil pentru clearance-ul rapid al hormonului secretat, pare să fie un proces catabolic cu capacitate mare, cu variații metabolice nesemnificative.
Rata clearance-ului sanguin al peptidului secretat, cu 84 de aminoacizi, este mai rapidă decât cea a fragmentelor biologic inactive, ce corespund regiunilor mijlocii și carboxi-terminale ale moleculelor rezultate din metabolismul periferic sau din secreția glandulară. Din acest motiv, măsurarea PTH-ului din sânge prin metode imunologice mai vechi furnizau numai un index global al activității glandelor paratiroide, mai degrabă decât o măsurare directă a hormonului biologic activ. Variații ale ratei producției sau clearance-ului fragmentelor pot modifica concentrația hormonului imunoreactiv, fără a influența rata secreției hormonale. Discordanțe de acest fel între concentrațiile hormonului imunoreactiv și cele ale peptidului biologic activ se observă, de exemplu, în insuficiența renală, rinichiul fiind principala cale de eliminare a fragmentelor biologic inactive. Dificultățile de măsurare cu acuratețe a PTH-ului sanguin datorate heterogenității formelor circulante ale moleculei de hormon sunt acum rezolvate prin utilizarea metodelor cu anticorpi dubli, care detectează specific numai molecula integrală. (16),(17)
3.2.5. Proteina înrudită cu parathormonul (PTHrP)
Hormonul cunoscut sub numele de proteina înrudită cu parathormonul (PTHrP) este responsabil pentru hipercalcemia pacienților cu cancer, în cadrul unui sindrom asemănător hiperparatiroidismului. Această proteină, recunoscută acum în principal ca factor paracrin sau autocrin, joacă un rol atât în dezvoltarea fetală, cât și un rol fiziologic la adult. Mai multe tipuri diferite de celule și țesuturi produc PTHrP: creierul, pancreasul, inima, plămânul, glanda mamară, placenta, celulele endoteliale și mușchiul neted.
PTH-ul și PTHrP, chiar dacă sunt două proteine diferite, produse ale unor gene distincte, au o asemănare structurală și funcțională considerabilă și ar putea
proveni dintr-o genă ancestrală comună. La om, structura genei pentru PTHrP este totuși mai complexă decât pentru PTH, conținând numeroși exoni și multe situsuri, permițând diferite tipuri de îmbinare în cursul formării ARN mesager. Se formează astfel proteine cu 141,139 și 173 de aminoacizi. Formele moleculare variabile au multiple zone cu potențial de clivaj intern, iar rolurile biologice ale acestor specii moleculare diferite și natura formelor circulante de PTHrP sunt neclare. Procedurile de dozare folosite în prezent se bazează pe o varietate de metode imunologice. În plus, sunt sintetizate mai multe forme de PTHrP, iar alte forme moleculare pot rezulta din degradarea tisulară specifică, la nivelul zonelor de clivaj intern accesibile. De fapt, nu se știe sigur dacă există PTHrP circulant la adulții sănătoși; ca factor paracrin, PTHrP poate fi produs, poate acționa local și poate fi distrus local la nivelul țesuturilor.
La adulți, PTHrP ar putea interfera în mică măsură cu homeostazia calciului, cu excepția stărilor patologice, în care tumori mari, mai ales cu celule de tip scuamos, duc la formarea unor cantități masive de PTHrP, care apoi trec în circulație. PTHrP prezintă o importantă omologie cu PTH în regiunea esențială aminoterminală, ceea ce permite PTHrP să se fixeze de receptorul pentru PTH; moleculele de sinteză ce corespund primilor 34 de aminoacizi ai PTHrP se fixează și activează receptorul pentru PTH într-o manieră identică cu PTH.
În cursul dezvoltării, PTHrP exercită importante influențe asupra fiziologiei calciului și osului. Pe parcursul studiilor de deleție genică la șoareci, s-a observat că deleția genei pentru PTHrP în stare homozigotă determină o malformație letală, cu prezența, la naștere, a unei deformări scheletice severe, de tip condrodisplazic. La fetusul animal, PTHrP dirijează transferul transplacentar de calciu, iar mari cantități de PTHrP sunt produse de țesutul mamar și secretate în lapte. Laptele uman și cel de vacă, de exemplu, conțin concentrații înalte de hormon, fără a se cunoaște semnificația biologică a acestui fapt. PTHrP ar putea, de asemenea, să joace un rol în contracția uterină.(20)
3.2.6. Mecanism de acțiune
Mecanismul de acțiune a hormonului Acțiunea PTH la nivel biochimic implică efecte induse prin fixarea de un receptor asupra mesagerilor secunzi prezenți în celulele țintă. Stimularea activității unor enzime (adenilciclază, fosfolipaza C) în timpul interacțiunii dintre hormon și receptorul membranar al celulei țintă conduce la creșterea mesagerilor secunzi, printre care AMP ciclic intracelular, a produșilor metabolismului polifosfoinozitolului și fluxurilor de calciu, transmembranare și intracelulare. PTH interacționează cu un complex receptor specific/adenilat ciclază de pe membrana plasmatică a celulelor țintă, alcătuit din receptorul hormonal, din unitatea de cataliză enzimatică (adenilat-ciclază) și dintr-o proteină reglatoare (proteina G), ce fixează nucleotide guanilice (GTP sau GDP). Această proteină constă din subunități a care leagă GTP, și apoi se disociază de restul complexului proteinei G. Subunitatea a, având fixat GTP formează un complex cu adenilat-ciclaza, pe care o activează, crescând astfel rata producției de AMPc plecând de la ATP. Hidroliza GTP în GDP pe subunitatea a conduce la regruparea unităților proteinei G și diminuarea activității adenilat-ciclazei. Activarea receptorului, prin fixarea hormonului, dirijează ciclul proteinei G prin legarea porțiunii de subunitate a și prin catalizarea transformării GDP/GTP. Alte proteine G corelează acțiunea hormonală cu fosfolipaza C; modificări rapide ale concentrațiilor intracelulare de calciu pot fi independente de stimularea prin fosfolipaza C.
Numeroasele acțiuni ale PTH asupra celulelor țintă din rinichi și os și diversitatea mesagerilor secunzi – AMP ciclic, inozitol 1,4,5-trifosfat (IP3), diacilglicerol (DAG) și Ca++ -ridică problema mecanismului prin care sunt declanșate răspunsurile specifice. Ca în multe sisteme hormonale, diferitele subtipuri de receptori sunt cele care modulează răspunsuri hormonale diferite.
Totuși, un singur tip molecular de receptor pentru PTH (receptorul PTH1) a putut fi detectat până în prezent pe celulele țintă pentru PTH din rinichi și os la om, șobolan și alte specii animale; studii efectuate cu clone de receptor PTH arată că un singur tip de receptor se poate cupla cu mai multe căi de interacțiune proteină G-mesager secund-kinază. Receptorii pentru PTH și calcitonină (cei doi receptori prezintă o strânsă omologie) sunt peptide cu 500 până la 600 de aminoacizi. Acești receptori aparțin unei familii de receptori înrudiți structural, incluzând receptorii pentru glucagon, secretină și peptidul vasoactiv intestinal. Receptorii de acest tip prezintă o omologie limitată a secvenței de aminoacizi, fără alte omologii cu alți receptori membranari. Secvența de aminoacizi comportă un domeniu extracelular, șapte domenii transmembranare hidrofobe, legate între ele prin trei bucle extracelulare și trei bucle intracelulare, și un domeniu intracelular la extremitatea carboxi-terminală. Regiunile extracelulare intervin în fixarea hormonului, iar regiunile intracelulare, după activarea hormonului, leagă subunitățile proteinei G, permițând traducerea semnalului hormonal în răspuns celular, prin intermediul stimulării mesagerilor secunzi de către subunitățile activate ale proteinei G.
Un al doilea tip de receptor (receptorul PTH2) este descris în creier. Secvența sa de aminoacizi și modul său de legare și răspuns la stimularea cu PTH și PTHrP arată că are o structură diferită de receptorul PTH1. Distribuția tisulară a receptorului PTH2 este, de asemenea, diferită. Liganzii endogeni și semnificația fiziologică a acestui receptor nu sunt stabilite.
Nu se cunosc detaliile etapelor biochimice prin care o creștere a concentrației intracelulare de AMP ciclic, IP3 sau DAG conduce la modificări ale transportului ionilor de calciu și fosfor. Stimularea proteinkinazelor (proteinkinaza A, AMP ciclic; proteinkinaza C, DAG) și a canalelor de transport al calciului este asociată cu variate răspunsuri tisulare hormonale specifice, dintre care unele sunt dependente de AMPc, iar altele independente. Printre aceste răspunsuri, la nivelul rinichiului are loc inhibiția transportului de fosfat și bicarbonat și stimularea transportului de calciu și a la-hidroxilazei. La nivelul osului, răspunsurile la acțiunea hormonului sunt variate, incluzând efecte asupra sintezei de colagen, activității fosfatazei alcaline, ornitin-decarboxilazei, citrat-decarboxilazei și a glucozo-6-fosfat-dehidrogenazei, asupra sintezei de ADN, proteine și fosfolipide, ca și asupra transportului de calciu și fosfor. În final, aceste evenimente biochimice intracelulare conduc la un răspuns hormonal integrat din punct de vedere al turnover-ului osos și a homeostaziei calciului. (4),(11),(20),(31)
3.2.7. Fiziopatologia PTH
În hiperparatiroidism, PTH este secretat în exces de tumori ale paratiroidei sau printr-o hiperplazie globală a glandelor. Excesul de hormon determină hipercalcemie secundară creșterii absorbției intestinale de calciu [sinteză crescută de 1,25(OH)2D], diminuării clearance-ului renal al calciului și creșterii eliberării de calciu din os. Turnover-ul osos este mărit la toți pacienții, la mulți dintre aceștia resorbția depășind osteoformarea. Fiecare individ reacționează diferit la acest exces hormonal la nivelul zonelor țintă intestinale, renale și osoase; factorii care influențează acest răspuns, variabili de la pacient la altul, nu sunt cunoscuți.
Hipofosfatemia este rezultatul acțiunii PTH în exces asupra reabsorbției tubulare renale a fosforului. Hipofosfatemia, la rândul său, agravează hipercalcemia prin creșterea sintezei de 1,25(OH)2D și prin creșterea sensibilității țesutului osos la PTH. Hipofosfatemia poate, de asemenea, să interfere cu mineralizarea normală a osului, conducând la juxtapunerea unor fenomene de hiperresorbție și de mineralizare deficitară în zone de schelet adiacente.
Hipoparatiroidismul determină hipocalcemie și hiper-fosfatemie, tablou invers decât cel văzut în cazul excesului hormonal. (16),(17),(20)
3.2.8. PTH și magneziul
Magneziul poate influența secreția hormonală în același sens ca și calciul, dar efectul său prosecretor este mai puțin important. Este puțin probabil ca variațiile fiziologice ale concentrației magneziului să afecteze secreția de PTH, dar un deficit intracelular sever de magneziu poate modifica secreția de PTH. (3)
3.3. Calcitonina
3.3.1. Introducere
Calcitonina este un hormon peptidic hipocalcemiant, care acționează pe mai multe căi, ca un antagonist fiziologic al parathormonului.
3.3.2. Efecte
Efectul hipocalcemiant al calcitoninei se datorează, în primul rând, inhibării resorbției osoase mediate de osteoclaste și, în al doilea rând, stimulării clearance-ului renal al calciului. Aceste efecte sunt mediate de receptori prezenți pe osteoclaste și celulele tubulare renale. Calcitonina exercită și alte efecte suplimentare, probabil prin legarea de receptori prezenți în creier, tub digestiv și sistemul imun. De exemplu, hormonul are efecte analgezice, prin acțiune directă asupra celulelor din hipotalamus și structurile adiacente, probabil datorită interacțiunii cu receptori pentru hormoni peptidici înrudiți, cum este peptidul înrudit genetic cu calcitonina (CGRP) sau amilina. Acești liganzi prezintă receptori specifici, cu afinitate înaltă, dar pot să se fixeze și să stimuleze receptorii calcitoninei. Receptorii pentru calcitonina, a căror structură este dedusă din secvențele nu-cleotidice ale ADNc, conțin șapte domenii transmembranare cu structură alfa-elicoidală, similar cu receptorii cuplați cu proteina G. Receptorii pentru calcitonină, PTH și PTHrP prezintă suficiente deosebiri față de alți receptori cuplați cu proteina G pentru a constitui o sub familie distinctă. Alți membri ai acestei subf amilii sunt receptorii pentru secretină, peptidul vasoactiv intestinal, hormonul eliberator al hormonului de creștere și peptidul inhibitor al secreției gastrice. Interacțiunea calcitoninei cu receptorii săi acționează căile de transmitere a semnalului, care, ca și pentru PTH, produc intervenția diferitelor proteine G. Astfel, calcitonina poate stimula adenilciclaza, proteinkinaza A, și proteinkinaza C și poate induce transportul de calciu. Aceste interacțiuni specifice ale proteinei G implică, probabil, secvențe diferite de aminoacizi aparținând aceluiași receptor proteinic.(9),(31)
4. Osteoporoza
4.1. Introducere.
Sub numele de osteoporoză sunt reunite un ansamblu de afecțiuni care produc o reducere a masei osoase pe unitatea de volum. Termenul este folosit pentru definirea oricărui grad de fragilitate scheletică ce ar putea crește riscul de fractură. Pe plan histologic, osteoporoza se caracterizează prin diminuarea grosimii corticalei osoase și a numărului și mărimii trabeculelor osului spongios. Unele lamele trabeculare prezintă perforații anormale sau pot fi fracturate, iar conexiunile trabeculare sunt reduse. Totuși, bordurile osteoide par a avea grosime normală. Osteoporoza este cea mai frecventă boală metabolică a osului (afecțiuni care cuprind integral scheletul) și reprezintă o cauză importantă de morbiditate la vârstnici.
4.2 Considerații generale
Remanierea osoasă (respectiv formarea și resorbția) este un proces continuu. În osteoporoză, masa osoasă este diminuată, ceea ce indică sau că indivizii afectați nu au reușit să acumuleze masa scheletică optimală în primele 3 decenii de viață și/sau faptul că există o rată a resorbției osoase superioare celei de formare, după atingerea maximului de masă scheletică. Formarea de os este mai importantă în osul cortical decât în osul trabecular. Această diferență este exagerată în menopauza normală și de asemenea la pacienții cu osteoporoză, deoarece rata de formare a osului spongios tinde să scadă la cei cu osteoporoză, mai ales la femei după menopauză. Faptul că aproape o treime din femeile după menopauză au un turnover accelerat, cum rezultă din date histomorfometrice, prin captarea osoasă totală a 99mTc-metilen difosfonat sau cu alți markeri biochimici, ar putea reflecta contribuția relativ mai mare a remanierii corticale la aceste femei. După închiderea epifizelor și încetarea creșterii în lungime a osului, există o perioadă de consolidare, cu o scădere a porozității corticale. Când se atinge maximul masei osoase la adult, în jurul vârstei de 30-35 de ani pentru osul cortical și probabil mai devreme pentru osul trabecular, ratele formării și resorbției osoase sunt relativ scăzute (comparativ cu perioada de vârf a creșterii) și aproximativ egale. Echilibrul normal între formarea de os și resorbție asigură conservarea masei osoase. Ratele remanierii diferă totuși, nu numai între osul cortical și cel trabecular, dar și între zone osoase diferite sau în oase diferite. Majoritatea suprafețelor osoase sunt „inactive" și nu participă deci la un moment dat, nici la procesul de formare, nici la resorbție.
Suprafețele active pot fi repartizate aleator, dar formarea și resorbția sunt cuplate local în unități de remaniere. Ariile de resorbție, în cazul când sunt active, sunt acoperite de osteoclaste; suprafețele de formare osoasă sunt caracterizate prin prezența marginilor osteoide și sunt acoperite de osteoblaste active. Resorbția precedă formarea și este probabil mai intensă, dar durează mai puțin decât formarea. În consecință, în mod normal există mai multe zone de formare activă decât de resorbție. Turnover-ul osos este crescut când sunt active mai multe unități de remaniere și este scăzut când acestea sunt puține. Dacă formarea de os nu compensează resorbția, masa osoasă se diminuă. La ambele sexe, după vârsta de 40-50 de ani se înregistrează o pierdere lentă de os cortical, de aproximativ 0,3-0,5% pe an. La femei, în perioada perimenopauzei, la pierderea osoasă datorată vârstei se adaugă o pierdere accelerată de os cortical. Pierderea de os trabecular debutează mai devreme la ambele sexe, dar este probabil mai importantă la femei. Pierderea de os trabecular la femei este de asemenea accelerată în perimenopauză. Pierderile cumulate de masă osoasă sunt de ordinul a 20-30% la bărbați și de 40-50% la unele femei. În general, pierderile osoase afectează predominant osul trabecular al vertebrelor și extremității distale a radiusului la femei și vertebrele și oasele șoldului atât la femei, cât și la bărbați. Constatarea că pierderile osoase nu sunt uniforme a fost certificată cu tehnici ca absorbimetria mono- și bifotonică, tomografia computerizată cantitativă, densitometria cu raze X cu energie dublă (dual energy X-ray densitometry — DEXA) și analiza calciului corporal total prin activarea neutronică. De exemplu, viteza pierderii osoase este mai importantă la nivelul metacarpienelor, capului femural și corpurilor vertebrale decât la nivelul diafizei femurale, tibiei sau craniului.
Remanierea osoasă este mai intensă la majoritatea femeilor cu osteoporoză în postmenopauză, în comparație cu grupe de vârstă asemănătoare. Aceste diferențe sunt și mai evidente în comparație cu femeile sănătoase în premenopauză, la care ratele de remodelare osoasă sunt mai scăzute decât la femeile sănătoase în postmenopauză. Chiar la subiecții care au o resorbție crescută, formarea nu compensează deficitul. Când diferența dintre ratele formării și resorbției se menține, se ajunge la un punct critic, în care pierderea de substanță osoasă este atât de marcată, încât osul nu mai rezistă solicitărilor mecanice la care este supus, rezultând fracturi. Această situație este mai evidentă când există perforații ale lamelor osului trabecular. În acest caz, modelul pentru formarea de os nou se pierde, iar pierderea osoasă este mai rapidă, deoarece resorbția osoasă continuă, iar decuplarea cu formarea este și mai importantă. Osteoporoza devine de obicei o problemă clinică după o fractură. Deși nivelul diminuării masei osoase la care apar fracturi după traumatisme minime este variabil, densitatea minerală osoasă măsurată prin DEXA este un excelent factor predictiv pentru riscul de fractură. Rezistența oaselor, de exemplu a vertebrelor, depinde de „calitate" (de ex. conexiunile trabeculare și aranjamentul rețelei) și de densitatea minerală osoasă. De pildă, în osteoporoză există o pierdere preferențială a traveelor orizontale ale osului spongios din vertebre. Factori suplimentari, ca adaptarea susținerii ligamentare și modificările legate de vârstă ale discurilor intervertebrale, influențează susceptibilitatea la fractură. Microfracturile sunt frecvente. La vârstnicii cu osteoporoză, tulburările vizuale, auditive, neurologice sau ale funcțiilor intelectuale legate de vârstă sau de tratamentele medicamentoase aduc contribuții suplimentare în apariția fracturilor.
În cazul procesului de remaniere osoasă lamelară la adult, resorbția predomină la suprafața corticoendostală. Remanierea patologică din osteoporoză urmează aceeași regulă; pierderea osoasă afectează osul spongios, osul cortical la suprafața endostală și osul intracortical, rezultând lărgirea cavității medulare și subțierea corticalei. Cum formarea de os la suprafața periostală continuă cu viteză lentă, diametrul osului nu scade, iar suprafața periostală își menține aspectul neted. În plus, osul spongios suferă de asemenea o resorbție progresivă, unele trabecule fiind resorbite mai rapid decât altele, mai ales trabeculele orizontale din vertebre.
Pierderea osoasă legată de vârstă debutează mai precoce la femei, iar evoluția sa este mai rapidă, cu o tendință de accelerare a pierderilor osoase înainte de menopauză. Nu se cunosc toate cauzele acestei pierderi osoase legate de vârstă, dar s-au identificat câțiva factori de risc. În general, femeile albe prezintă un risc superior celor din rasa neagră, situație identică și la bărbați. O explicație a acestor diferențe rasiale este că masa osoasă la o anumită vârstă este determinată parțial de masa osoasă atinsă la maturitate. Incidența mai scăzută a osteoporozei și fracturilor de șold la rasa neagră a fost atribuită unui conținut mineral osos mai mare decât la rasa albă, în ciuda faptului că formarea de os este mai scăzută la negri. Formarea și resorbția fiind de obicei cuplate, iar masa osoasă fiind crescută, se poate deduce că și resorbția de os (și turnoverul său) este mai redusă. Subiecții cu osteoporoză au mai frecvent o masă musculară mai redusă și o greutate corporală în medie mai scăzută. Pacienții cu imobilizare totală la pat și astronauții în regim de microgravitație pot pierde aproximativ 1% din masa lor osoasă în fiecare lună. Exercițiul fizic are un efect benefic în conservarea masei osoase. Faptul că accelerarea pierderii osoase coincide cu menopauza la unele femei, iar menopauza prematură postchirurgicală favorizează o osteoporoză prematură, sugerează că estrogenii joacă un rol major în prevenirea pierderii osoase. La femeile cu osteoporoză, incidența fumatului este, de asemenea, mai mare; tutunul ar putea afecta direct remanierea osoasă sau ar putea avea efecte secundare asupra funcției ovariene. Consumul în exces de alcool, care poate conduce la diminuarea formării de os, este de asemenea un factor de risc pentru osteoporoză. Ingestia de calciu alimentar în primele trei decenii de viață influențează masa osoasă maximală definitivă. Și ingestia de calciu din perioada vieții adulte are în mică măsură efect asupra masei osoase și riscului de fractură. Incapacitatea de sinteză a unor cantități adecvate de la,25-dihidroxivitamină D [ 1,25 (OH)2D] poate juca un rol în scăderea absorbției de calciu, posibil prin diminuarea sensibilității 25(OH)D-la-hidroxilazei la parathormon sau prin perturbarea activității 25(OH)D-la-hidroxilazei renale.
Factorii genetici influențează masa osoasă. Astfel, la gemenii monozigoți, aproximativ 80% din variația masei osoase legată de vârstă poate fi atribuită unei baze genetice. Câteva studii sugerează că prezența unui polimorfism specific (notat b și B) al receptorului vitaminei D se corelează cu densitatea minerală osoasă în unele populații; în mod specific, genotipul homozigot bb este asociat cu o densitate minerală osoasă la nivel lombar și femural mai ridicată în comparație cu genotipurile Bb și BB. Alte locusuri genetice influențează probabil de asemenea și rezistența osoasă.
Efectul carenței de estrogeni asupra creșterii resorbției osoase mediate de osteoclaste pare să fie corelat cu unele citokine produse local. Monocitele din sângele periferic al pacienților cu osteoporoză secretă mai multă interleukină 1 (IL-1), iar la femeile cu osteoporoză postmenopauză, producția crescută de IL-1 poate fi inhibată prin tratament cu estrogeni. IL-1 și alte citokine, cum ar fi factorul de necroză tumorală-a (TNF-a ) stimulează producția de IL-6 de către osteoblaste și alte celule mezenchimale. IL-6 este probabil cea mai importantă citokină implicată în creșterea recrutării de osteoclaste, care este trăsătura cea mai frecventă a remanierii osoase patologice din osteoporoza postmenopauză. Deși osteoporoza este unul din semnele sindromului Cushing, nu s-a stabilit dacă steroizii suprarenalieni ar avea un rol în osteoporoza asociată cu menopauza sau cu vârsta înaintată.
Un aport excesiv de valențe acide, cum este cazul unui regim alimentar hiperproteic, poate contribui la „disoluția" osului, în încercarea de tamponare a excesului acid. Acidoza poate de asemenea să crească direct funcția osteoclastelor. Utilizarea prelungită de heparină ca anticoagulant este de asemenea asociată cu osteoporoza, iar in vitro, heparina potențează resorbția osoasă. Subiecții cu osteoporoză au un număr crescut de celule mastocitare în măduva osoasă, susceptibile de a produce heparină și alte substanțe care modulează funcția celulelor osoase. La pacienții cu mastocitoză sistemică apar arii de osteoporoză circumscrise sau difuze.
După cum s-a menționat înainte, remanierea osoasă este sub influența forțelor mecanice. Răspunsul precoce la imobilizare, în cazul unui schelet normal, constă într-o creștere a resorbției osoase, în timp ce formarea de os rămâne normală sau scăzută; mai târziu apare o creștere compensatorie a osteoformării. În osteoporoză, imobilizarea tinde să agraveze afecțiunea prin creșterea dezechilibrului între formare și resorbție. Viața sedentară poate reduce solicitările mecanice exercitate asupra scheletului și poate crește astfel tendința la pierderi osoase. (11),(12)
4.3. Clasificarea formelor de osteoporoză
În anumite cazuri, osteoporoza este o trăsătură a altei afecțiuni, de exemplu în sindromul Cushing sau în cazul osteogenezei imperfecte. În multe cazuri de osteoporoză, totuși, nu se manifestă nici o altă boală. Forma care survine la copii sau la adulți tineri de ambele sexe, având o funcție gonadică normală, este numită frecvent osteoporoză idiopatică, iar fiziopatologia acesteia, ca și a altor forme, nu este cunoscută. Așa-numita osteoporoză de tip I se întâlnește la un subgrup de femei în postmenopauză, cu vârste între 51 și 75 de ani și se caracterizează printr-o pierdere osoasă exagerată și accelerată a osului trabecular. Complicațiile comune sunt fracturile corpurilor vertebrale și ale extremității distale a antebrațului. Resorbția osoasă crescută se poate însoți compensator de scăderea funcției glandei paratiroide. Așa-numitul tip II de osteoporoză se întâlnește la o proporție mare de femei și bărbați în vârstă de peste 70 de ani și se asociază cu fracturi de col femural, fracturi ale părții proximale a humerusului și tibiei și fracturi ale pelvisului. Aceste zone scheletice conțin atât os cortical, cât și os trabecular. Nivelurile circulante de parathormon (PTH) tind să fie crescute. Ambele tipuri se caracterizează prin diminuarea nivelului circulant al 1,25(OH)2D. (11)
4.4. Manifestări clinice generale în osteoporoză
Deși osteoporoza este o afecțiune difuză a scheletului, sechelele clinice majore constau în fracturi ale vertebrelor, pumnului, colului femural, humerusului și tibiei. Simptomele clinice obișnuite în fracturile corpilor vertebrali constau în dureri de spate și deformări ale coloanei vertebrale. Durerea se datorează de obicei tasării vertebrei, în special în regiunea toracală și lombară, tipic are debut acut și iradiază frecvent prin flanc spre abdomen. Un asemenea episod poate surveni după o anteflexie bruscă, un efort de ridicare sau după sărituri, care pot părea netraumatizante; în unele ocazii nu poate fi corelat cu un traumatism. Durerea poate fi accentuată de cea mai mică mișcare, cum ar fi simpla schimbare de poziție în pat sau manevra Valsalva. Repausul la pat poate ameliora durerea temporar, pentru ca apoi să reapară sub formă de crize de durată variabilă. Iradierea durerii spre membrul inferior este neobișnuită, iar simptomele și semnele compresiei medulare sunt rare. Episoadele dureroase acute se pot însoți de distensie abdominală și ileus, atribuite unei hemoragii retroperitoneale, dar favorizate și de utilizarea analgezicelor narcotice. Pot fi prezente și inapetența și slăbiciunea musculară. Episoadele dureroase dispar după câteva zile până la o săptămână, iar după 4-6 săptămâni pacienții pot renunța total la repausul la pat și își pot regăsi activitățile normale. Deși durerea inițială poate fi minimă, bolnavii pot acuza în zona fracturii senzații iritante, profunde, surde și disconfort, apărute în contextul unui efort sau la schimbările bruște de poziție. Bolnavii pot fi incapabili să se așeze în pat, iar pentru a se ridica, trebuie să se așeze pe o parte și apoi să se sprijine. Majoritatea pacienților constată dispariția durerii sau diminuarea ei între episoadele de tasare vertebrală. Alții nu acuză episoade acute, dar se plâng de dureri de spate (dorsalgii) agravate de ortostatism sau de mișcări bruște. Se poate găsi frecvent o sensibilitate anormală la nivelul proceselor spinoase și a cutiei toracice. Unii pacienți au și o afecțiune asociată cum ar fi osteoartrita fațetelor articulare, care contribuie la fenomenele dureroase cronice.
Fracturile prin tasarea corpurilor vertebrale au topografie de obicei anterioară și produc o deformare în unghi, responsabilă de micșorarea înălțimii vertebrei. Această particularitate se întâlnește mai frecvent în regiunea toracală medie unde poate să nu se însoțească de durere, dar să determine o cifoză dorsală și exagerarea lordozei cervicale, ceea ce duce la o gibozitate numită „ducală" sau „de văduvă". Modificarea posturii, cu accentuarea curburilor existente contribuie de asemenea la scăderea în înălțime. Scolioza este și ea frecventă. Durerile osoase difuze nu sunt frecvente, iar între fracturi cei mai mulți pacienți nu acuză dureri. Deși episoadele recurente de tasare vertebrală care agravează deformarea coloanei și pierderea în înălțime sunt frecvente, evoluția bolii la un anumit pacient nu este previzibilă, putând exista perioade de mai mulți ani între fracturi. Fracturile de șold reprezintă complicațiile cele mai severe. Acestea pot apare în urma unui traumatism, cele mai multe rezultând după o cădere din poziție ortostatică. Probabilitatea unei fracturi cu o anumită topografie este legată parțial de zona unde densitatea osoasă este cel mai mult redusă, cum ar fi colul femural sau regiunea intertrohanteriană. Incidența fracturilor de șold crește cu vârsta la ambele sexe. (11)
4.5. Caracteristici radiologice ale osteoporozei
Înaintea producerii fracturilor și tasărilor, la corpul vertebral osteoporotic se poate observa o scădere a densității minerale osoase, o creștere a vizibilității striațiilor verticale prin pierderea relativ mai importantă a trabeculelor orizontale și o accentuare a contururilor vertebrale. Forma biconcavă a corpurilor vertebrale se accentuează prin slăbirea plăcilor subcondrale, prin micro-fracturi și prin expansiunea discurilor intervertebrale, rezultând așa numita vertebră „de cod". Tasarea vertebrală produce de obicei diminuarea înălțimii părții anterioare a corpului vertebral și un aspect neregulat al corticalei anterioare. Fracturile mai vechi prin tasare determină modificări reactive și osteofite ale marginii anterioare. Cea mai mare parte a tasărilor osteoporotice afectează regiunea toracică medie și inferioară și corpurile vertebrale ale zonei lombare superioare. Fracturi izolate ale unor corpuri vertebrale în zona T4 sau în regiunea superioară sugerează o cauză malignă. Deși corticalele oaselor lungi pot fi subțiate prin excesul de resorbție endostală, contururile lor externe sunt regulate, în contrast cu aspectele de resorbție subperiostală tipice hiperparatiroidismului. Pseudo-fracturile sau striațiile Looser nu apar în absența osteomalaciei, dar poate fi imposibil de diferențiat o osteoporoză de o osteomalacie numai pe argumente radiologice. În absența fracturilor, radiografiile standard nu sunt indicatori sensibili ai pierderii osoase, deoarece nu pot detecta diminuări ale masei osoase sub 30%. Alte investigații sunt necesare pentru a stabili dacă un anumit individ prezintă o scădere a masei osoase suficientă pentru a fi luat în considerare riscul de fractură. DEXA este o tehnică excelentă prin sensibilitatea sa, capacitatea de a examina integral scheletul, expunerea redusă la radiații și durata scurtă a examinării. Pe lângă aceasta și absorbimetria mono- sau bifotonică și tomografia computerizată cantitativă (TC) pot depista modificări minime (1-2%) ale densității minerale osoase la nivelul colului femural și coloanei lombare. (6)
4.6. Examinări paraclinice
Concentrațiile calciului și fosforului anorganic în sânge sunt de obicei normale. O discretă hiperfosfatemie se poate observa la femeile după menopauză. Fosfataza alcalină este normală în cazurile necomplicate, dar poate crește după fracturi. Aproximativ 20% din femeile în postmenopauză cu osteoporoză au hipercalciurie.
Indicii biochimici ai resorbției osoase sunt, în medie, crescuți. Dozările imunologice privind excreția urinară a peptidelor ce conțin legături încrucișate piridinolinice derivate din tipul I de colagen, cum sunt piridinolinele libere și totale, și a legăturilor încrucișate N-telopeptidice sunt mai performante decât dozările hidroxiprolinei. Astfel de dozări, precum și dozările serice ale fosfatazei alcaline specifice osului, osteo-calcinei și peptidelor de procolagen C-terminale, sunt deosebit de utile în monitorizarea efectelor terapeutice. (6)
4.7. Diagnostic diferențial
Deoarece scăderea masei scheletice este o manifestare generală a înaintării în vârstă, este dificil de evaluat radiologic diminuarea asimptomatică a densității osoase la femeile mai vârstnice, mai ales când lipsesc aspectul biconcav marcat al corpurilor vertebrale sau fracturile. Măsurarea cantitativă a masei osoase este, totuși, un factor predictiv al unor viitoare fracturi. În prezența durerilor osoase însoțite sau nu de fracturi și deformări, este important să se stabilească prezența sau absența cauzelor cunoscute de osteoporoză și, de asemenea, dacă diagnosticul de osteoporoză este corect. Afecțiuni maligne variate, mai ales mielomul multiplu, limfomul, leucemia și carcinomul metastatic pot determina pierderi osoase difuze, în special de os trabecular, la nivelul coloanei vertebrale, chiar în absența hipercalcemiei. Absența anemiei, a creșterii vitezei de sedimentare a eritrocitelor, a anomaliilor electroforezei proteinelor serice și a proteinuriei Bence Jones sunt utile pentru eliminarea unui mielom multiplu. Totuși, o biopsie osoasă pe ac sau o aspirație medulară pot deveni necesare în cazurile de osteoporoză severă cu fracturi. Histomorfometria cantitativă a probelor biopsice standard din creasta iliacă este un instrument de cercetare, disponibil în unele laboratoare de referință. Probele biopsice osoase trebuie fixate corespunzător, nedemineralizate și incluse în plastic pentru eliminarea unei osteomalacii.
Aspectele radiologice de osteoporoză sunt obișnuite la pacienții cu hiperparatiroidism primar, care pot să nu prezinte osteită fibroasă (leziuni litice discrete de mărimi variate și resorbție subperiostală) sau creșteri ale fosfatazei alcaline serice. Deși hiperparatiroidismul primar moderat asimptomatic nu este un factor major de risc în osteoporoză, el contribuie totuși la accelerarea pierderii osoase. Un aspect de hiperparatiroidism secundar poate fi prezent la unii vârstnici cu osteoporoză de tip II sau în cazul unor afectări ale funcției renale, a unui aport alimentar de calciu inadecvat sau a scăderii absorbției intestinale de calciu. În probele osoase biopsice la acești pacienți se poate observa un număr crescut de osteoclaste.
Osteomalacia poate mima osteoporoza sau se poate asocia cu aceasta, chiar dacă semnele radiologice specifice de osteomalacie pot lipsi. Deși prezența unor anomalii cum ar fi nivelurile scăzute sau nedetectabile de 25-hidroxivitamină D [25(OH)D] și PTH, cu sau fără hipofosfatemie, sugerează posibilitatea unei osteomalacii, biopsia osoasă poate fi esențială pentru diagnostic. Deoarece osteomalacia răspunde mai bine la tratament (de ex. vitamină D în hipovita-minoza D sau suplimente de fosfat în cazul depleției fosfatice) decât osteoporoza, asemenea procedee diagnostice se justifică adesea. Deficitul subclinic de vitamină D cu hiperparatiroidism secundar asociat poate fi mai frecvent la femeile vârstnice decât se estima până în prezent, iar tratamentul cu doze mici de vitamină D3 (800 UI pe zi) la femeile în post-menopauză poate reduce riscul fracturilor de col femural sau al altor fracturi nevertebrale.
La unii pacienți cu maladia Paget, unele imagini radiologice pot avea aspect pur litic și se pot confunda cu osteoporoza. Totuși, nivelurile crescute ale fosfatazei alcaline și excreția urinară crescută de peptide conținând legături încrucișate ale piridinolinei constituie cheia diagnosticului de maladie Paget. Tehnicile de scintigrafie cu izotopi osteofili nu sunt utile în
diagnosticul diferențial în cazul fracturilor, deoarece fracturile produc o fixare preferențială a izotopului. Totuși, în absența fracturilor, focarele de hiperfixație evocă o tumoră sau o maladie Paget la debut, mai ales dacă sunt situate în partea periferică a scheletului. (11)
4.8.Cauze comune de osteoporoză și manifestări particulare
4.8.1. Osteoporoza idiopatică
Osteoporoza idiopatică afectează bărbații tineri și femeile în premenopauză, fără a se fi găsit un factor etiologic precis. La acești pacienți sunt prezente probabil afecțiuni diferite care prezintă unele similitudini. Uneori osteoporoza apare la femei tinere în timpul sau imediat după sarcină. În astfel de cazuri se înregistrează diminuări ale osului trabecular, masa osoasă putând rămâne scăzută pentru mai mulți ani. Mecanismul etiologic nu se cunoaște. Unii pacienți au niveluri scăzute ale fosfatazei alcaline serice, dar nu atât de scăzute încât să permită diagnosticul de hipofos-fatazie. Tratamentul cu estrogeni nu este eficient. Pierderile de calciu și fosfor sunt probabil importante, iar alăptarea nu este recomandată la femeile cu osteoporoză, deoarece pierderile de calciu prin lactație sunt apreciabile. Unii pacienți prezintă o afecțiune similară cu formele moderate ale osteogenezei imperfecte, putând avea defecte ale genelor colagenului de tip I, deși lipsesc unele semne asociate ca istoricul familial, sclerele albastre și surditatea. Evoluția este variabilă; deși episoadele recurente de fracturi sunt caracteristice, nu toți pacienții prezintă o deteriorare progresivă, la unii problemele clinice fiind benigne. Osteoporoza juvenilă este o afecțiune rară, cu debut obișnuit între 8 și 14 ani și se caracterizează prin apariția brutală de dureri osoase și fracturi după traumatisme minime. În multe cazuri, afecțiunea este autolimitată, recuperarea producându-se spontan în 4-5 ani. (2), (6)
4.8.2. Excesul de glucocorticoizi
Excesul de glucocorticoizi nu pare să fie implicat în patogenia osteoporozei idiopatice sau în tipurile I și II ale afecțiunii. Osteoporoza este totuși frecventă în cadrul sindromului Cushing, atât endogen, cât și exogen, și progresează uneori rapid, mai ales la copii și la femeile peste 50 de ani. Pierderea osoasă este de obicei mai importantă în primele 6-12 luni de tratament cu glucocorticoizi, dar continuă neîntrerupt în cazul unui tratament cronic. Pierderea osoasă din hipercorticism este atribuită asocierii între rata scăzută a formării osoase (scăderea funcției osteoblastice) și rata crescută a resorbției osoase, reflectate în hipercalciurie, care însoțește creșterea frecvenței de activare a unităților de remaniere osoasă. Acest ultim proces ar putea fi parțial rezultatul unui hiperparatiroidism secundar indus de glucocorticoizi, deși nu se regăsesc niveluri crescute de PTH circulant în toate cazurile. In vitro, glucocorticoizii potențează totuși efectele PTH și 1,25(OH)2D asupra celulelor osoase. Glucocorticoizii diminua sinteza de colagen în numeroase țesuturi, cum o demonstrează întârzierea cicatrizării plăgilor, subțierea tegumentelor, vergeturile și tendința spre colorație albastră a sclerelor. În unele afecțiuni în care glucocorticoizii sunt administrați în doze farmacologice, cum ar fi poliartrita reumatoidă, o tendință la osteoporoză este prezentă anterior terapiei, iar efectele glucocorticoizilor asupra scheletului pot deveni mai pregnante în cursul evoluției. Chiar doze scăzute de glucocorticoizi pot accelera pierderea de os la femeile în postmenopauză și la bărbații afectați de poliartrita reumatoidă. Nivelurile sanguine de 25(OH)D sunt normale sau ușor scăzute, iar cele ale metabolitului 1,25(OH)2D sunt de obicei normale. Glucocorticoizii inhibă absorbția intestinală a calciului prin acțiunea directă, independentă de vitamina D, asupra intestinului, dar nu apare osteomalacia. Odată cu osteoporoza ce s-a instalat la adulții cu sindrom Cushing, ea poate persista definitiv, chiar după controlarea excesului de glucocorticoizi. La copii totuși, vindecarea unui sindrom Cushing poate fi urmată de o considerabilă ameliorare a statusului coloanei vertebrale, prin neoformarea osoasă endocondrală în jurul osului osteo-porotic, mai vechi, cu densitate scăzută. Asemănător, la adulții tineri, după tratamentul sindromului Cushing se observă creșterea masei osoase, creșterea nivelului seric al osteocalcinei (indicator
al stimulării funcției osteoblastelor) și scăderea excreției urinare a markerilor resorbției osoase. Întreruperea administrării glucocorticoizilor sau diminuarea dozelor prin administrarea alternativă la două zile sunt importante pentru frânarea pro-gresiunii osteoporozei. Steroizii anabolizanți nu sunt eficienți în această direcție. Deficitul absorbției intestinale a calciului se poate corecta prin administrarea de calcitriol [1,25(OH)2D3] în doze orale de 0,5-1 (ig/zi, pe lângă 1g de calciu suplimentar pe zi. Asemenea scheme terapeutice, la care se adaugă sau nu calcitonina (de ex: 400 UI/zi intranazal), sunt eficiente pentru prevenirea pierderilor osoase induse de corticoterapie. Și metaboliții vitaminei D, cum ar fi calcifediolul [25(OH)D] pot fi eficienți. Este importantă monitorizarea nivelurilor calciului din sânge și urină, la intervale de 2-4 luni. În sindromul Cushing pot surveni fracturi spontane, asimptomatice ale coastelor și ramurilor ischiopubiene, chiar în absența unei osteoporoze marcate a coloanei vertebrale. Aceste fracturi se consolidează adesea parțial, cu formarea unor calusuri exuberante în jurul unor zone de discontinuitate radiotrans-parente, amintind la prima vedere de pseudofracturile din osteomalacie. Dacă ele apar pe radiografiile toracice suprapuse pe imaginea pulmonară, pot fi confundate cu noduli ce sugerează tumori primitive sau metastatice.(11),(21),(24)
4.8.3. Insuficiența gonadică
Osteoblastele posedă receptori pentru estrogeni, aceștia influențând celulele prin stimularea producției de substanțe cu acțiune anabolizantă asupra osului, cum este factorul de creștere I asemănător insulinei sau prin reducerea producției de citokine catabolice de către osteoblastele și fagocitele mononucleare. La femeile în post-menopauză există o carență de estrogeni, iar administrarea lor în asemenea situații reduce dezechilibrul balanței calciului și diminua excreția urinară a markerilor resorbției osoase. Estrogenii sunt extrem de utili pentru întârzierea pierderii osoase la femeile cu ovarectomie la vârste tinere și în prevenirea instalării osteoporozei după menopauză. Masa osoasă este diminuată de asemenea la atletele cu amenoree, cum sunt maratonistele. Acestea sunt în mod special predispuse la fracturile tibiale de stres. În cazul castrării precoce, indiferent de sex, diminuarea masei scheletice produse de aceasta va spori pierderile osoase legate de înaintarea în vârstă. Densitatea osoasă este de asemenea scăzută la femeile cu hiperprolactinemie și la bărbații cu hipogonadism de toate tipurile. De asemenea, estrogenii joacă un rol important în creșterea scheletului și în atingerea și conservarea maximului de masă osoasă, rol ilustrat de cazul unui bărbat înalt, la care s-a constatat prezența unei osteopenii severe, cu osteoporoză marcată și excreție urinară crescută a markerilor de osteoresorbție, tablou asociat unei mutații cu pierdere de funcție la nivelul receptorului pentru estrogeni. (15),(18)
4.8.4. Tireotoxicoza
La mulți pacienți cu hipertiroidism, inclusiv forme ușoare sau subclinice, resorbția osoasă excesivă, uneori marcată și depășind-o pe cea a pacienților cu osteoporoză obișnuită, poate fi asociată cu o excreție mărită de calciu și fosfor prin urină și fecale. Resorbția osoasă excesivă se însoțește obișnuit de o creștere compensatorie a formării de os. Secreția de PTH este redusă, absorbția intestinală a calciului este scăzută, iar nivelurile de 1,25(OH)2D sunt normale sau joase. Dacă hipertiroidismul este de scurtă durată, pierderile osoase nu au consecințe. La pacienții cu hipertiroidism cronic, totuși, mai ales dacă este vorba despre femei după menopauză, această pierdere osoasă accelerată devine semnificativă și este important de eliminat un hipertiroidism ca factor cauzator suplimentar al osteoporozei. Hipertiroidismul ușor sau subclinic, datorat unor doze de substituție excesive de levotiroxină, produce diminuări ale osului cortical mai ales la femeile cu deficit de estrogeni. Tratamentul pacienților hipotiroidieni cu doze substitutive de levotiroxină scade masa osoasă până la valorile găsite la indivizii normali, iar dozele excesive de levotiroxină la acești pacienți pot produce o pierdere osoasă accelerată. Deși la biopsia osoasă se pot vedea aspecte tipice de osteită fibroasă (lacune de resorbție conținând osteoclaste și stromă fibroasă), leziunile scheletice prezintă tabloul radiologic al osteoporozei. (11),(15),(18)
4.8.5. Acromegalia
În acromegalie pot apărea o hipercalciurie și o negativare a balanței globale a calciului, la care se adaugă uneori osteoporoza. La apariția acesteia pot contribui panhipopituitarismul secundar și insuficiența gonadică asociată. La animalele adulte, hormonul de creștere diminuă resorbția endostală și stimulează formarea osoasă, de aceea pare improbabil cahipersecreția de hormon de creștere în sine să producă osteoporoză. (11),(30)
4.8.6. Diabetul zaharat
Pacienții cu diabet zaharat, cu debut juvenil sau la vârstă adultă, prezintă o diminuare a masei osoase. La unele serii s-a semnalat o creștere a incidenței fracturilor de șold, dar studiile pe grupe mari de diabetici nu au relevat anomalii ale metabolismului calciului sau afectări osoase semnificative imputabile cu certitudine diabetului. (11),(30)
4.8.7. Carența de calciu și malabsorpția
Un aport adecvat de calciu are un rol important în acumularea masei osoase maximale. Carența de calciu nu este un factor major în patogenia osteoporozei idiopatice, senile sau postme-nopauză. Osteoporoza este totuși o afecțiune asociată frecvent cu steatoreea, icterele obstructive prelungite, intoleranța la lactoză și deseori apare la pacienți după gastrectomie. Alți pacienți pot avea un defect specific al absorbției de calciu sau o adaptare inadecvată la o dietă săracă în calciu, prin lipsa creșterii fracției de calciu absorbite din aportul alimentar, sau prin lipsa scăderii excreției urinare a calciului. Se poate considera că în asemenea situații vitamina D este utilă pentru prevenirea osteomalaciei. (28),(30)
4.8.8. Afecțiuni ereditare ale țesutului conjunctiv
În sens strict, afectarea osoasă din osteogeneza imperfectă este o osteoporoză. Osteogeneza imperfectă este o afecțiune heterogenă clinic, genetic și biochimic. Tipul I de osteogeneză imperfectă este o formă cu transmitere autosomal dominantă, caracterizată printr-o fragilitate osoasă ușoară sau moderată, sclere albastre și o surditate precoce. Frecvența fracturilor tinde să se diminueze în jurul pubertății și poate înregistra din nou o perioadă cu incidență crescută la femeile după menopauză. Tipul II este o formă letală de afecțiune perinatală. Tipul III se caracterizează printr-o fragilitate osoasă severă, deformări osoase progresive și sclere albe. În tipul IV, sclerele sunt albe, iar restul manifestărilor sunt similare cu cele ale tipului I. Indiferent de tip, multe cazuri de osteogeneza imperfectă au fost corelate cu mutații la nivelul genelor COL1 A1 și COL1A2, care codifică tipul I de colagen. Este puțin probabil, totuși, ca mutațiile din regiunea codificatoare a genelor colagenului de tip I să aibă o importanță deosebită în controlul masei osoase la persoanele cu osteoporoză în postmenopauză. Osteoporoza apare și la pacienții afectați de homocistinurie, datorată deficitului de cistationinsintetază, o boală autosomal recesivă asociată cu ectopie a cristalinului, deformări variate ale extremităților, retard mental, hipopigmentare a părului și pielii și tromb-embolisme. Diagnosticul se stabilește prin evidențierea homocistinei în urină. Homocistina are efecte asupra legăturilor încrucișate ale colagenului, dar nu se poate preciza cum homocistinuria produce osteoporoză. (30)
4.9. Tratamentul osteoporozei
4.9.1. Generalități
În prezent sunt disponibili agenți cu potentă mare pentru prevenirea pierderilor osoase și pentru tratarea unei osteoporoze constituite. Capacitatea de măsurare a densității osoase și de anticipare a fracturilor în osteoporoză a adus modificări în abordarea terapeutică. Beneficiile clinice pot fi demonstrate nu numai prin îmbunătățirea masei osoase, dar și prin scăderea incidenței fracturilor. Deși majoritatea medicamentelor disponibile sunt inhibitori ai resorbției osoase, există și unele substanțe, cum este fluorura de sodiu, care mărește formarea de os. (12)
4.9.2. Măsuri generale la apariția fracturilor
La pacienții cu dureri acute secundare fracturilor corpurilor vertebrale sunt necesare repausul la pat într-o poziție de maxim comfort, căldura locală, analgezice adecvate, evitarea constipației. Nu se justifică apelarea la tracțiune și corsete rigide. Pe măsură ce durerea scade, pacientul trebuie să încerce să se mobilizeze din pat, la început cu precauție, eventual cu sprijinul unor cârje sau a unui cadru. Corsetele ortopedice sunt frecvent folosite, dar eficacitatea lor în prevenirea progresiei deformărilor coloanei vertebrale este discutabilă. Un corset bine adaptat poate furniza susținere și confort. Exercițiile în vederea corectării deformărilor posturale și creșterii tonusului muscular sunt utile. Pacienții trebuie învățați cum să evite mișcările bruște generatoare de dureri, cum sunt săriturile și cum să ridice și să transporte obiecte cu minimum de solicitare a coloanei. După consolidarea fracturilor, un program supravegheat de exerciții incluzând mersul zilnic poate fi util în prevenirea pierderilor scheletice suplimentare.
Mortalitatea imediată după o fractură de șold este relativ scăzută (în jurul a 3 – 5%), dar mortalitatea după 1 an este relativ mare (20 — 25%). Morbiditatea este de asemenea mare; numai aproximativ jumătate din pacienți revin la nivelul de activitate anterior producerii fracturii, după 1 an de la aceasta. (11)
4.9.3. Estrogenii și androgenii
Administrarea estrogenilor la femei în postmenopauză produce o scădere a excreției urinare de calciu și de markeri ai resorbției osoase, mai ales în primele câteva luni de tratament. Estrogenii pot avea efecte directe asupra osteoblastelor și fagocitelor mononucleare și pot scădea rata osteoresorbției, dar rata formării de os nu crește, ci uneori chiar scade. Totuși, estrogenii produc o retenție de calciu semnificativă, scad diferența dintre formarea și resorbția de os și întârzie pierderile osoase. Deși masa scheletică recuperată este minimă, utilizarea estrogenilor este eficace în prevenirea pierderii osoase ce urmează după castrare sau menopauză și diminua incidența fracturilor osteoporotice la femeile în postmenopauză. Estrogenii au un rol major mai degrabă în prevenirea osteoporozei la femeile în menopauză decât în tratarea osteoporozei deja instalate clinic, cu toate că pot fi eficace în formele discrete sau moderate de boală în timpul primilor zece ani consecutivi încetării funcției ovariene. Dozele obișnuite sunt de 0,625 mg/zi pentru estrogenii conjugați, administrați de obicei ciclic, în timpul primelor 25 de zile ale fiecărei luni. (Dozele mai scăzute sunt de obicei ineficace.) Estradiolul poate fi de asemenea administrat, sub formă de plasture cutanat sau gel pentru absorbție transdermică. La femeile care au suferit o histerectomie, nu este necesară administrarea de progesteron, dar la femeile care au uter se poate adăuga un preparat de progesteron (de ex. medroxiprogesteron 5 mg/zi) în ultimele 12 zile ale adminis-tării de estrogeni. Estrogenii (de ex. estrogenii conjugați, în doză de 0,625 mg/zi) și progesteronul (de ex. medroxiprogesteron 2,5 mg/zi) pot fi de asemenea administrați și în schemă continuă, împiedicând ciclul menstrual. Complianța pacientelor este o problemă majoră în tratamentul estrogenic la femeile în postmenopauză. Multe femei sunt rezervate în privința utilizării estrogenilor pentru prevenirea pierderilor osoase și/sau tratarea unei osteoporoze instalate, datorită unor efecte ca revenirea sângerărilor menstruale sau teama de cancer mamar.
Antagonistul estrogenic tamoxifen conservă efectul agonist asupra scheletului și previne pierderea osoasă de la nivelul coloanei vertebrale și colului femural. Din păcate și tamoxifenul produce sângerări uterine. Preparatele de testosteron sunt utile în tratamentul osteoporozei la bărbații cu insuficiență gonadică, dar nu există probe ale eficacității acestora la bărbații cu funcție gonadică normală. De asemenea, nu s-a demonstrat existența unui avantaj prin combinarea estrogenilor și androgenilor. (5)(6)(8)(15)(19)
4.9.4. Suplimentarea cu calciu, metaboliți ai vitaminei D și diuretice tiazidice
La femeile cu carențe de estrogeni este necesar un aport mediu de calciu elemental de 1.500 mg/ zi oral, pentru menținerea echilibrului calciului. Este justificată recomandarea Institutului Național de Sănătate al SUA privind suplimentarea aportului de calciu până la 1.000 mg de calciu elemental pe zi la femeile sub tratament estrogenic și, de asemenea, la bărbați. La femeile în postmenopauză care nu pot beneficia de estrogeni, aportul de 1.500 mg/zi de calciu oral aduce un beneficiu minor în prezervarea osului cortical, dar nu are efecte asupra masei osoase trabeculare. Un aport de calciu adecvat înaintea vârstei de 30-35 de ani poate crește masa osoasă maximă. Conținutul de calciu elemental în diferitele preparate de calciu disponibile variază în funcție de anionul asociat și de compoziție. Preparatele de vitamină D au fost utilizate în tratamentul osteoporozei deoarece absorbția calciului este perturbată, iar nivelurile serice de 1,25(OH)2D sunt la limita inferioară.
Deficitul de vitamină D subclinic și hiperparatiroidismul secundar asociat sunt frecvente la femeile vârstnice, mai ales la cele internate în instituții de îngrijire. La aceste femei, doze mici de vitamina D (800 UI zilnic) combinate cu suplimente de calciu (1-1,5 g de calciu elemental zilnic), sunt eficace în menținerea masei osoase și în scăderea incidenței fracturilor de șold. Administrarea orală de calcitriol poate de asemenea să amelioreze absorbția intestinală a calciului, să diminue resorbția de os și să prevină pierderea de os în osteoporoza postmenopauză. Formarea de os nu este totuși mărită, iar doza propusă poate produce hipercalcemie și hipercalciurie. Diureticele tiazidice sunt utile la pacienții cu osteoporoză cu turnover crescut, asociată cu hipercalciurie și hiperparatiroidism secundar. În absența hiperparatiroidismului secundar, diureticele tiazidice reduc excreția urinară a calciului, inhibă funcția glandei paratiroide, inhibă sinteza de 1,25(OH)2D și reduc absorbția intestinală a calciului. (4)(19)(28)
4.9.5. Calcitonina
Calcitonina diminuă resorbția de os, recomandându-se în cazul unei osteoporoze certe doze de 50 de unități de calcitonina de somon pe cale subcutanată, la fiecare două zile. Cel mai bine par să răspundă pacienții cu osteoporoză cu turnover crescut (nivelurile serice crescute de osteocalcină, excreția urinară crescută de markeri ai resorbției osoase și retenția corporală totală crescută de 99mTc-metilen difosfonat), prin creșterea masei osoase. Într-o altă schemă de administrare se folosește calcitonina de somon sub formă de spray nazal (200 de unități pe zi) pentru evitarea administrării parenterale. Calcitonina poate avea efecte benefice asupra durerilor osoase datorită unui efect analgezic central.(19)(28)
4.9.6. Difosfonații
Primul difosfonat aprobat ca agent antire-sorbtiv a fost etidronatul, care a fost administrat ciclic, în alternanță cu suplimente de calciu și vitamină D, pentru prevenirea defectelor de mineralizare. Acest regim terapeutic produce creșteri ale densității osului vertebral și, posibil, scăderi ale incidenței fracturilor.
Difosfonații mai noi, ca alendronatul, pamidronatul și tiludronatul, sunt inhibitori puternici ai resorbției osoase și de aceea nu produc osteomalacie la dozele antiresorbtive eficace. Două studii largi multicentrice au arătat că alendronatul, în doze de 10 mg/zi, a fost eficace, determinând după o perioadă de 3 ani creșterea densității minerale a osului vertebral cu aproximativ 10%, a densității osoase a colului femural cu aproximativ 5% și scăzând incidența fracturilor vertebrale și de șold la aproximativ jumătate. Deși în timpul cercetărilor nu s-a înregistrat o incidență crescută a efectelor secundare gastrointestinale, s-a recomandat, în vederea scăderii riscului iritațiilor esofagiene, ca produsul să fie administrat la trezire împreună cu un pahar cu apă (180-240 ml), cu cel puțin 30 de minute înainte de prima masă sau consum de lichide și ca pacientul să evite clinostatismul cel puțin 30 de minute după ingestia medicamentului. În supravegherile post-comercializare s-au semnalat esofagite, iar conformarea strictă la dozele recomandate este esențială pentru reducerea riscului acestor complicații.(3),(7)
4.9.7. Fluorul
Ionii de fluor sunt depozitați în schelet, unde sunt încorporați în rețeaua cristalină de hidroxiapatită unde se substituie ionilor hidroxil. Acest proces are drept rezultat o cristalinitate mai mare a fazei minerale. Fluorura de sodiu sau administrări intermitente ale unor doze mici de PTH (deocamdată în curs de studiu clinic) sunt singurele tratamente care, prin stimularea proliferării și funcției osteoblastelor, pot crește formarea osoasă. Practic, ingestia cronică a unor cantități mari de fluor, de obicei în zonele endemice, unde apa potabilă are un conținut mare de fluor, produce o formă de hiperostoză, cu densitate osoasă crescută, exostoze, complicații neurologice prin compresie osoasă și osificări ligamentare. Creșterea masei osoase, cu țesut osteoid în exces, reflectă stimularea formării de os. În cursul tratamentului osteoporozei cu fluorura de sodiu, se observă o creștere continuă a masei osoase vertebrale. În unele studii, această creștere a masei osoase se însoțește de reducerea incidenței fracturilor vertebrale, dar tratamentul poate duce uneori la mărirea riscului de fracturi de șold sau la nivelul altor oase nevertebrale. Chiar în studiile în care s-a observat un efect satisfăcător al fluorurii de sodiu, au apărut pacienți care nu au răspuns la tratament. La unii pacienți apar efecte secundare, ca dureri la nivelul genunchilor, piciorului sau gleznelor, atribuite micro fracturilor; alți pacienți nu tolerează medicamentul, deoarece le produce greață. (19)
4.9.8. Parathormonul
PTH stimulează osteoresorbția, dar în unele situații are calități anabolice. În timp ce dozele mari, cu administrare continuă duc la scăderea masei osoase, dozele mici, administrate intermitent, pot crește masa osoasă. În câteva studii, PTH s-a dovedit a preveni pierderea osoasă la femei tinere tratate cu un analog al hormonului de eliberare a hormonului luteinizant pentru endometrioză și a crescut masa de os trabecular la femeile în postmenopauză. Deși nu a fost aprobată pentru uzul curent, această schemă poate constitui o abordare suplimentară în tratament. (6),(19)
5. Considerații teoretice cu privire la producerea osteoporozei induse inflamator (IMO) la șobolan. Sinteza unor rezultate ale altor studii publicate.
5.1. Generalități
Minne și colaboratorii (1984) au folosit următoarea metodă pentru a induce IMO la șobolan: au selecționat sobolani femele de 180-200 grame la care s-a injectat în opt puncte, în regiunea dorsala, subcutanata, 8×400 mg talc (silicat de magneziu) steril , dizolvat în 0,5 ml solutie de ser fiziologic. Animalele au fost sacrificate dupa 21 de zile, experientele cu diverse substanțe efectuându-se in intervalul de 3-21 de zile de la administrarea talcului.
Alți autori au preluat metoda lui Minne ca fiind cea mai eficientă metodă de a produce o inflamație nespecifică la animale de experiență. Modificările aduse metodei au fost minime și au vizat modificări formale. Suspensia de silicat de magneziu e în continuare considerată ca fiind cea mai potrivită pentru inducerea inflamației, deși au fost încercate mai multe substanțe, cu rezultate inconstante însă. Talcul are, pe lângă avantajul producerii unei inflamatii nespecifice aproape perfecte (constanța rezultatelor obținute prin această metodă fiind ilustrativă) și avantajul unui preț redus și a unei foarte largi răspândiri.(18),(22),(24),(31)
5.2. Modificări urmărite după inducerea IMO
5.2.1. Modificări locale
Se pare că administrarea de talc nu produce modificări locale specifice. Orice substanță care induce un proces inflamator local intens determină efecte similare. Examinarea țesutului cutanat prelevat din locul unde s-a facut injecția a evidențiat o reactie de tip granulomatos cu acumulare de celule infecțioase, limfocite, monocite si celule gigant. Nu s-a constatat prezența calciului la locul inflamatiei. (2),(18),(31)
5.2.2. Modificări generale
Reacțiile inflamatorii produse de inducerea IMO sunt insoțite de scădrea tranzitorie a greutății corporale, mărirea ponderală a splinei, precum și de o creștere a numărului celulelor mielopoetice din măduvă. În circulația periferică, inițial, s-a observat o diminuare a numărului neutrofilelor si monocitelor pentru ca după 3 zile de la administrarea talcului numărul lor să crească intens. În ciuda acestor reacții inflamatorii sistemice si generalizate, animalele par sănătoase si active.(2),(22),(31)
5.2.3. Modificări la nivelul homeostaziei osului
Autorii, studiind parametrii cu eventuală cointeresare în procesul de depleție osoasă: hormoni calciotropi ca parathormonul și calcitonina, vitamina D, au demonstrat că secreția acestor hormoni nu este modificată în cadrul procesului rapid de demineralizare.
S-a observat ca la trei săptămâni de la introducerea IMO se produce o descreștere semnificativă a volumului osos trabecular. În osul tibial reducerea este produsa chiar mai devreme. Nu s-au observat modificari privind dimensiunile ariei osoase în care se realizeaza resorbtia osoasa. Numărul osteoblastelor (per mm) descrește odata cu diminuarea volumului osos. Aria trabeculară osteoclastică a fost puternic micșorată în prima săptămâna, aproape ca osteoblastele nu au putut fi detectate. Doua săptămâni mai târziu configurația ariei osteoblastice s-a normalizat revenind la dimensiunile inițiale. În ce priveste osul cortical endosteal s-a înregistrat o micșorare a vitezei de formare osoase. Volumul vertebrelor lombare se micșorează deasemenea, dar scăderile de volum nu sunt atat de pronunțate ca în cazul tibiei.
În paralel cu modficările structurale ale osului, inducerea IMO determină perturbări în procesul de mineralizare osoasă . La multe animale, odată cu scăderea de masă osoasă s-au observat și creșteri rapide ale calcemiei sugerând o intensificare a resorbției. Inhibarea tranzitorie a procesului de formare osoasă este o parte a fazei acute de răspuns la șobolan. (2),(18),(24)
5.2.4. Modificări ale echilibrului calciului și magneziului
Inducerea IMO nu determină modificări statistic semnificative in ceea ce priveste nivelul calcemiei si magneziemiei care se mențin intre limitele normale. Vârsta animalelor nu influnențează acești parametri. Se observă însă scăderi în ce privește conținutul de calciu si magneziu din os.
Daca in paralel cu inducerea osteopeniei experimentale se efectueaza pe aceleasi animale ovarectomie se constata pe langa agravarea pierderii de calciu si magneziu din os si hipercalcemie si scaderea magneziului seric.(2),(18),(22),(31)
5.2.5. IMO și calcitonina
Nu s-au găsit modificari semnificative in ceea ce privește nivelul calcitoninei circulante. Urmarind conținutul tiroidian de calcitonină, acesta nu s-a modificat la animalele adulte, în schimb la cele tinere a apărut o crestere pronunțată a secreției de calcitonină. Pierderile osoase de calciu și magneziu sunt de acelasi ordin de mărime atât la animalele tinere cât și la cele adulte. Hipersecreția reactivă de calcitonină de la animalele tinere nu a putut împiedica producerea osteopeniei și a pierderii osoase de calciu si magneziu.
In diferite variante experimentale s-a administrat preventiv si terapeutic la animalele cu IMO calcitonina în doze separate sau asociat cu gluconolactat de calciu si magneziu 5% (O,5ml/animal/zi) urmărindu-se evoluția pierderilor de calciu si magneziu din os. Terapia asociată cu calctonină și calciu a avut cele mai semnificative reduceri în pierderile de calciu de până la 15% față de loturile netratate. La aceste animale s-a observat o ușoară creștere a conținutului de calcitonină tiroidiană (+10%), dar administrarea de calcitonină la animalele cu IMO produce o inhibare a secreției tiroidiene de calcitonină endogenă (-60%). De menționat că administrarea exogenă de calcitonină este dependentă de vârsta animalelor utilizate in experiente. La cele mai tinere eficiența calcitoninei apreciată prin efectele produse asupra osului, este maximă cu reduceri importante asupra deperdiției osoase. Răspunsul scade cu vârsta, probabil datorită modificărilor intervenite în sensibilitatea receptorilor din os. Examinările histologice efectuate au confirmat efectul osteoprotector realizat prin administrarea de calcitonină atât la animalele martor cât si la cele cu osteoporoză indusă. (2),(18),(22)
5.2.6. Influența asupra metabolismului glucidic și a hormonilor implicați
Nivelele bazale ale glicemiei și insulinei serice la animalele cu osteopenie indusă nu sunt semnificativ diferite comparativ cu lotul de referință. La testul de încărcare cu glucoză indicele insulinogenic evidențiază o scădere a secreției de insulină la animalele cu IMO. Tratamentul cu insulină început în prima zi de inducere a IMO și efectuat pe toată perioada instalării osteopeniei nu modifică profilul glicemic și al insulinei după încărcarea cu glucoză. Se constată, în schimb, creșteri ale conținutului de calciu din os fără a se ajunge la nivelul valorilor inițiale. Inducerea osteoporozei prin procese inflamatorii afectează metabolismul glucidic fie prin diverși mediatori asociați reacțiilor de răspuns al organismului fie prin dereglările de permeabilitate celulară legate de calciu. (2),(18),(31)
5.2.7. IMO și AINS
Unele antiinflamatoare nesteroidice au fost administrate șobolanilor în timpul inducerii IMO. Rezultatele justifică utilizarea antiinflamatoarelor nesteroidice, cum este ketoprofenul, în terapia tipurilor de osteoporoză induse sau agravate de procese inflamatorii secundare. Eficiența tratamentului este dependentă de doza, iar administrarea preventivă nu este relevantă.(18),(24)
5.2.8. Efectul steroizilor în IMO
Sterozii anabolizanți administrați șobolanilor cu IMO afectează în mod pozitiv evoluția. Efectele produse de tratamentul preventiv cu decanofort sunt mai pregnante, valoarea conținutului de calciu se apropie de cea a lotului martor. Efectele decanofortului asupra metabolismului osului demonstrează rolul steroizilor anabolizanți în prevenirea osteoporozei.
Estrogenii și androgenii exercită un efect osteoprotector asupra animalelor cu IMO indus.(18)
5.2.9. Implicațiile oxidului nitric în patogeneza IMO
S-a demonstrat că producția citokin-indusă de oxid nitric inhibă creșterea și diferențierea osteoblastelor in vitro.
In vivo, acest fapt a fost demonstrat prin studii recente. Orice inflamație duce la o creștere locală a concentrației NO. Oxidul nitric determină direct apoptoza osteoblastelor și deprimă astfel osteoformarea, jucând astfel un rol important în patogeneza IMO. (1),(3),(25)
Parte practică
6.1. Ipoteza de lucru
Infecțiile sau traumatismele sunt urmate de reacții inflamatorii locale, care la rândul lor au un ecou general de multe ori însemnat. Manifestări ca : febra, leucocitoza, proteoliza musculară sau afecțiuni hepatorenale, pot lua o alură de evoluție dramatica. În acest context și metabolismul osos poate fi afectat chiar la un interval scurt de la debutul agresiunii locale, pierderea locoregională de țesut osos fiind semnalată frecvent în cadrul unor boli inflamatorii cronice ca : artrita reumatoidă, parodontoza sau osteomielita cronică.
Minne și colaboratorii au publicat în 1984 rezultatul producerii constante și rapide a osteopeniei indusă inflamator prin provocarea cu ajutorul unor iritanți nespecifici injectați local la sobolani deschizând astfel calea definirii mai clare a mecanismelor declanșatoare a osteopeniei.(22)
Osteoporoza indusă inflamator (IMO) duce la scăderea evidentă și în timp scurt a masei osoase. Ne-am propus să studiem în ce măsură concentrațiile serice și osoase ale magneziului variază în această situație, precum și dacă administrarea orală de glucocorticoizi înainte și în timpul instalării IMO influențează și în ce sens aceste concentrații.
6.2. Material și metodă
Am selecționat șobolani de ambele sexe, cu greutatea de 150±5 de grame fiecare, pe care i-am inclus în trei loturi. Toate animalele au primit zilnic hrană și, în funcție de lot, 0,25mg/kgcorp/zi Prednison. Toate animalele au fost măsurate și cântărite înainte și după tratament.
Metoda de producere a osteopeniei induse inflamator la șobolani e cea descrisă de Minne în 1984 și constă în injectarea în opt puncte, în regiunea dorsală, subcutană, a 8x400mg talc (silicat de magneziu) steril dizolvat în 0,5 ml soluție de ser fiziologic. Animalele au fost sacrificate după 42 de zile, administrarea de glucocorticoizi făcându-se pe parcursul celor 6 săptămâni la lotul vizat.
Am urmărit masa, volumul și densitatea osoasă a tibiei după sacrificarea animalelor. Am determinat deasemenea valorile sanguine ale magneziemiei, precum și concentrația osoasă a magneziului din osul uscat și calcinat la 600° Celsius.
Dozările magneziului s-au efectuat la spectrofotometrul cu absorpție atomică. Densitatea oaselor s-a calculat prin raportarea masei (mg) la volum (cmc). Măsurarea volumelor osoase s-a făcut cu un pletismometru.
Loturile le-am stabilit în felul următor:
Lotul I (Martor)
A cuprins zece animale cu greutatea inițială de 150 de grame (± 5 grame) fieceare la care nu s-a administrat glucocorticoid și nici nu s-a indus IMO, ci au primit doar hrană. După sacrificare am determinat volumul osos al tibiei, masa acesteia, densitatea osoasă, precum și concentrațiile sanguine și osoase ale magneziului.
Lotul II (IMO)
A cuprins zece animale cu greutatea inițială de 150 de grame (± 5 grame) fiecare la care nu s-a administrat glucocorticoid și s-a indus doar IMO prin metoda expusă mai sus. Sacrificarea s-a făcut la 6 săptămâni după inducerea IMO. S-au măsurat volumul osos al tibiei, masa acesteia, densitatea osoasă, precum și concentrațiile sanguine și osoase ale magneziului.
Lotul III(IMO+P)
A fost format din zece animale cu greutatea inițială de 150 de grame (± 5 grame) la care am indus IMO prin metoda descrisă și am administrat Prednison 0,25mg/kgcorp/zi. Animalele au fost sacrificate la 42 de zile de la începerea experimentului. S-au măsurat și în acest caz volumul osos al tibiei, masa acesteia, densitatea osoasă, precum și concentrațiile sanguine și osoase ale magneziului.
Rezultatele au fost prelucrate statistic după tehnicile uzuale de laborator. Am considerat statistic semnificative diferențele pentru care p≤0,05.
Rezultate obținute
Rezultatele individuale si medii sunt prezentate in tabelele si graficele urmatoare:
Lot I (Martor)
Lot II (IMO)
Lot III (IMO+P)
La începutul experimentului animalele aveau o greutate de 150 ± 5g. Dupa 6 săptămâni, sporul de greutate corporală a fost de 48,4 grame în cazul lotului martor.
În același timp, la lotul IMO creșterea în greutate a fost mult mai mică: de la 150,0 ±5g până la 165g , de numai 15g.
La lotul IMO și tratat cu prednison diferența de creștere în greutate este asemănătoare.
Acest fapt este semnificativ statistic și este ilustrat în figura 1.
Figura 1: Evoluția greutății corporale la loturile de animale studiate
Densitatea osoasă (figura 2) calculată prin raportarea masei la volumul osos este la lotul martor de 1,29, la lotul cu IMO scade până la 1,21 (p<0,01) iar la lotul cu IMO si prednison până la 1,06 (p<0,001).
Figura 2: Comparație între densitățile osoase medii la cele trei loturi după sacrificare
Inducerea osteoporozei experimentale cu talc induce o crestere a magneziemiei până la 2,13 mg/100ml de la 1,95 mg/100ml observată la martor. Creșterea nu este pronunțată, dar este statistic semnificativă. Administrarea de prednison la lotul IMO+P produce o valoare medie de 2,02±0,03 mg%, mai crescută față de valoarea medie a lotului martor, dar creșterea nu este asigurată statistic. Acest lucru e ilustrat grafic în figura 3.
Figura 3: Valorile magneziului seric comparate la cele trei loturi la sfârșitul experimentului.
Pierderea de substanță minerală din os este ilustrată de modificările conținutului de magneziu la cele trei loturi (figura 4). La lotul martor valoarea medie a conținutului de magneziu este de 1,92 ± 0,03mg/g os. Inducerea IMO determină o scădere accentuată a acestuia până la 1,46 mg/g os. Reducerea magneziului osos se menține și în cazul lotului de animale cu osteopenie mediată inflamator și supuse tratamentului cu prednison.
Figura 4: Variația concentrației medii osoase a magneziului la cele trei loturi
6.4. Discuții
Rezultatele noastre confirmă datele din literatură privind perturbările în sfera metabolismului osos si mineral produse de osteopenia mediată inflamator (IMO). Densitatea osoasă scade semnificativ comparativ cu valorile de la lotul mediator prin scăderea în special a masei osoase.
In paralel cu modificările structurale ale osului, inducerea IMO determină, așa cum am demonstrat, și modificări ale magneziului din os și magneziului circulant.
Este de remarcat fapul că scăderea conținutului de magneziu din os la lotul IMO se corelează cu creșterea magneziemiei. Acest fapt se datorează probabil unei insuficiențe renale consecutive modificărilor inflamatorii generalizate care ating și rinichiul. În schimb, administrarea de prednison la lotul IMO+P (probabil prin efect antiinflamator) induce o diminuare a insuficienței renale și o eliminare mai eficientă a magneziului.
Modificările produse după administrarea de talc nu sunt specifice. Orice substanță care induce un proces inflamator local intens determină efecte similare. Studiile efectuate arată că reacțiile inflamatorii produse de IMO sunt insoțite de scăderea tranzitorie a greutății corporale (fapt relevat și în lucrarea noastră), de o mărire ponderală a splinei, precum și de o creștere a numărului celulelor mielopoetice din măduvă.
Patogenia osteopeniei nu este clarificată. Reglarea autocrină și paracrină a elementelor care asigură formarea si resorbția osoasă implică însă numeroși factori cunoscuți. Deși unii autori au evidențiat o inhibiție tranzitorie a formării osoase, nu pot fi excluși factorii care stimulează osteoliza prin reglarea osteoclastelor, citokinelor, interleukinei II, prostaglandinei etc.
Reducerea ratei de pierdere osoasă după administrarea de calcitonină, estrogeni, anabolizante, evidențiată în diferite studii subliniază rolul unor factori hormonali care pot interveni, cel puțin în reducerea progresivă a masei osoase. Am arătat că acest efect este evidențiat și de prednison care prin acțiunea sa antinflamatoare atenuează gravitatea scăderii conținutului de magneziu osos și a hipermagneziemiei determinate de IMO.
Considerăm că modelul experimental al IMO pe care l-am utilizat poate avea o deosebită importanță în cunoașterea, explorarea si îmbunătățirea tratamentului în boli asociate cu inflamații severe, unde prin diverși mediatori chimici se poate produce osteopenie.
6.5.Concluzii
Osteopenia mediat inflamatorie (IMO) produsă la șobolani prin administrarea subcutanată de talc determină diminuarea creșterii în greutate, scăderea densității osoase, reducerea conținutului de magneziu din os și hipermagneziemie.
Deși glucocorticoizii sunt implicați în patogenia osteoporozei, administrarea de prednison în doza de 0,25mg/kgcorp/zi reduce pierderea conținutului de magneziu din os si atenueaza hipermagneziemia. Acest lucu se datorează cel mai probabil efectului lor antiinflamator.
Metoda IMO de producere a osteopeniei experimentale poate servi ca studiu în dezlegarea unor mecanisme biomoleculare implicate în procesele de pierdere osoasă legate de inflamații.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Dinamica Magneziului Circulant la Sobolanii cu Osteoporoza Experimentala (ID: 155579)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.