Μέτρηση οστικής πυκνότητας και δεικτών οστικού μεταβολισμού σε εφήβους

Abstract

The acceleration of bone metabolism during adolescent years makes puberty an extremely important period for bone growth. However, the study of the physiological changes that occur during puberty and the factors that influence these changes, is still incomplete. Especially in Greece where normal reference curves for bone mineral density in the adolescent population have not yet been established, while global information is also limited. Similar lack of evidence occurs for the markers of bone metabolism. The aim of this project was not to create such reference curves but to study bone density and markers of bone metabolism and to capture their normal variation in healthy girls undergoing puberty.The population was comprised of 60 healthy adolescent girls, aged 10-19 years. Bone density was measured at lumbar spine (L1-L4 Total BMD) and upper femur (Total Hip BMD) by using the DEXA method (Dual Energy X-Ray Absorptiometry). BAP, Osteocalcin and P1NP were measured as markers of bone formation, while CTX was measured as marker of bone resorption. Furthermore, OPG and sRANKL were evaluated as indicators of osteoclastic activity. Physical examination was used to evaluate Tanner stages for pubic hair and breast. Personal history of fractures, age of menarche, menstrual cycle disorders, hours and type of exercise were recorded. Family history of osteoporosis and fractures were also taken into consideration. All these parameters were correlated to bone density and markers of bone metabolism. Biochemical and endocrine measurements were realized. That included hormones related to puberty such as E2, LH, FSH and IGF-I and factors related to bone metabolism such as Ca, P, Cr, PTH, calcitonin and vitamin D (25OHVit D). Moreover, the relation between bone density and markers of bone metabolism to the dietary intake of calcium and vitamin D, was examined. A food frequency questionnaire and a three day diet record were used in order to evaluate adolescents‘ dietary habits. Physical activity was recorded by using the ―Seven-Day Physical Activity Recall‖ questionnaire, while physical fitness was assessed with the tests of EUROFIT (European Physical Fitness Test Battery). According to the multivariate analysis, Tanner stage for pubic hair and Body Mass Index constituted significant, positive and independent predicting factors for bone density at lumbar spine and total hip. On the contrary, 25OH Vitamin D deficiency was a negative predicting factor of bone density at both skeletal sites. The average daily intake for calcium was 686 mg and for vitamin D 41,7 IU. According to the Food and Nutrition Board (FNB) at the Institute of Medicine of The National Academies, the recommended dietary allowances for calcioum at puberty amounting to 1300 mg and forvitamin D to 600 IU. These factors did not correlate to L1-L4 Total BMD and Total Hip BMDalthough important finding of this study was that in this specific population only 11.7% of the adolescents were able to obtain the appropriate amount of calcium and 31.7% of the adolescents didn‘t have normal blood levels of vitamin D according to the new criteria of the American Academy of Pediatrics. (Normal vitamin D levels: > 20ng/ml or> 50nmol / L) Chronological age was independent predictor of bone density only at the lumbarspine, while blood levels of calcium and phosphorus, the hours that adolescents devoted to sports every week and hand grip strength were independent predicting factors of bone density only at the total hip. In the univariate analysis, bone density at both skeletal sites was associated with lower levels of bone turnover markers: BAP, osteocalcin, CTX and P1NP. Osteocalcin, which is the most abundant non-collagen protein of the bone, was found to be an independent predictor of all the other bone turnover markers (BAP, CTX andP1NP), highlighting the unbroken link between the two processes of bone remodeling, namely production and absorption. Univariate statistical analysis could not reveal any correlation between OPG andsRANKL system and the other parameters of the study. From the multivariate analysis OPG emerged as an independent predictor of P1NP. Conclusively, during early puberty, bone metabolism is accelerated, as it is established from the higher levels of bone metabolism markers, causing a high bone density acquisition during late puberty when levels of bone metabolism markers have already started to decrease. At this point, it would be wise to mention that the results of this study are only indicative and they should be fortified by longitudinal studies on a larger sample of the Greek adolescent population.

Η επιτάχυνση του οστικού μεταβολισμού κατά τη διάρκεια των εφηβικών χρόνων καθιστά την εφηβεία εξαιρετικά σημαντική για την ανάπτυξη των οστών. Η μελέτη όμως των φυσιολογικών αλλαγών που συμβαίνουν στην εφηβεία και των παραγόντων που τις επηρεάζουν παραμένει ελλιπής ειδικά στην Ελλάδα όπου δεν έχουν ακόμα δημιουργηθεί φυσιολογικές καμπύλες αναφοράς για την οστική πυκνότητα στον εφηβικό πληθυσμό, ενώ παγκοσμίως τα στοιχεία είναι επίσης περιορισμένα. Αντίστοιχες και ακόμα περισσότερες είναι οι ελλείψεις για τους δείκτες οστικού μεταβολισμού. Στόχος της παρούσας διατριβής δεν ήταν η δημιουργία τέτοιων δεδομένων αναφοράς, αλλά η μελέτη της οστικής πυκνότητας και των δεικτών οστικού μεταβολισμού και η αποτύπωση της φυσιολογικής τους διακύμανσης σε υγιή κορίτσια που διανύουν την εφηβεία. Σε έναν πληθυσμό 60 υγιών εφήβων κοριτσιών ηλικίας 10-19 ετών, μετρήθηκε η οστική πυκνότητα στην οσφυϊκή μοίρα της σπονδυλικής στήλης (L1-L4 Total BMD) και στο μηριαίο (Total Hip BMD) με τη μέθοδο DEXA (Dual Energy X-Ray Absorptiometry). Ως δείκτες οστικής παραγωγής επιλέχθηκαν τα BAP, Osteocalcin και P1NP, ενώ ως δείκτης οστικής απορρόφησης το CTX. Μελετήθηκε επίσης το σύστημα OPG και sRANKL το οποίο αντανακλά την ενεργοποίηση των οστεοκλαστών. Με την φυσική εξέταση προσδιορίστηκε το στάδιο ενήβωσης κατά Tanner στο εφηβαίο και στους μαστούς, ενώ καταγράφηκε το ατομικό ιστορικό καταγμάτων, εμμηναρχής, συχνότητας εμμήνου ρύσεως, συστηματικής άθλησης, το οικογενειακό ιστορικό καταγμάτων και οστεοπόρωσης, καθώς και η σχέση τους με την οστική πυκνότητα και τους δείκτες οστικού μεταβολισμού. Αξιολογήθηκε το βιοχημικό και ορμονικό προφίλ των εφήβων που περιλάμβανε ορμόνες που σχετίζονται με την έναρξη και εξέλιξη της εφηβείας δηλαδή την οιστραδιόλη, LH,FSH και IGF-I καθώς και παράγοντες που σχετίζονται με τον οστικό μεταβολισμό δηλαδή Ca, P,Cr, PTH, καλσιτονίνη και βιταμίνη D (25OHVit D). Επιπλέον, διερευνήθηκε η συσχέτιση των υπό μελέτη παραγόντων με τις διατροφικές συνήθειες των εφήβων σε ότι αφορά στην πρόσληψη ασβεστίου και βιταμίνης D καθώς και με τις διάφορες παραμέτρους της φυσικής κατάστασης του μελετώμενου πληθυσμού. Για την αξιολόγηση των διατροφικών συνηθειών χρησιμοποιήθηκε ένα ερωτηματολόγιο συχνότητας κατανάλωσης τροφίμων σε συνδυασμό με μία τριήμερη καταγραφή των διατροφικών συνηθειών. Η φυσική δραστηριότητα προσδιορίσθηκε με το ερωτηματολόγιο επταήμερης ανάκλησης δραστηριοτήτων, ενώ οι παράμετροι της φυσικής κατάστασης αξιολογήθηκαν με τις δοκιμασίες του EUROFIT (European Physical Fitness Test Battery). Η πολυπαραγοντική ανάλυση ανέδειξε το στάδιο ενήβωσης κατά Tanner για το εφήβαιο, και το Δείκτη Μάζας Σώματος ως ανεξάρτητους, θετικούς προγνωστικούς παράγοντες της οστικής πυκνότητας στην σπονδυλική στήλη και στο μηριαίο, ενώ την έλλειψη της 25OH βιταμίνης D ως αρνητικό. Η μέση ημερήσια πρόσληψη των εφήβων για το ασβέστιο ήταν 686 mg και για την βιταμίνη D 41,7 IU, ενώ σύμφωνα με τις συστάσεις του Συμβουλίου Τροφίμων και Διατροφής (Food and Nutrition Board (FNB), Institute of Medicine, National Academies), oι συνιστώμενες ημερήσιες ποσότητες ασβεστίου στους εφήβους ανέρχονται στα 1300 mg και βιταμίνης D στις 600 IU. Νι παράγοντες αυτοί δεν βρέθηκε να συσχετίζονται με τα L1-L4 Total BMD και Total HipBMD αλλά σημαντικό εύρημα της παρούσας μελέτης αποτέλεσε ότι στο συγκεκριμένο πληθυσμό μόνο το 11,7% των εφήβων κατάφερναν να λαμβάνουν την απαραίτητη ποσότητα ασβεστίου και το 31,7% των εφήβων δεν είχαν φυσιολογικά επίπεδα βιταμίνης D σύμφωνα με τα νέα κριτήρια της Αμερικάνικης Ακαδημίας Παιδιατρικής. (Φυσιολογική βιταμίνη D : > 20ng/ml ή >50nmol/L) Η χρονολογική ηλικία αποτέλεσε ανεξάρτητο προγνωστικό παράγοντα μόνο της οστικής πυκνότητας στην οσφυϊκή μοίρα της σπονδυλικής στήλης, ενώ τα επίπεδα στο αίμα του ασβεστίου και του φωσφόρου, καθώς και οι ώρες που αφιέρωναν οι έφηβες σε συστηματική άθληση και η μυϊκή δύναμη αποτελέσαν ανεξάρτητους προγνωστικούς παράγοντες της οστικής πυκνότητας μόνο στο μηριαίο. Η οστική πυκνότητα και στα δύο υπό μελέτη τμήματα του σκελετού συσχετίστηκε στην μονοπαραγοντική ανάλυση με χαμηλότερα επίπεδα των δεικτών οστικού μεταβολισμού BAP, οστεοκαλσίνη, CTX και P1NP. Η οστεοκαλσίνη, η οποία αποτελεί την αφθονότερη μη κολλαγόνα πρωτεΐνη των οστών, βρέθηκε να είναι ανεξάρτητος προγνωστικός παράγοντας των υπόλοιπων δεικτών οστικού μεταβολισμού (BAP, CTX και P1NP), αναδεικνύοντας την άρρηκτη σύνδεση ανάμεσα στις δύο διαδικασίες της οστικής ανακατασκευής, δηλαδή της παραγωγής και της απορρόφησης. Η μονοπαραγοντική ανάλυση δεν ανέδειξε κάποια στατιστικά σημαντική σχέση ανάμεσα στους δείκτες OPG και sRANKL και τις υπόλοιπες παραμέτρους της μελέτης, ενώ ηOPG αναδείχθηκε ανεξάρτητος προγνωστικός παράγοντας του P1NP. Συμπερασματικά, η επιτάχυνση του οστικού μεταβολισμού στα αρχικά στάδια της εφηβείας όπως αναδεικνύεται από την αύξηση των επιπέδων των δεικτών οστικού μεταβολισμού, προκαλεί αντίστοιχη αύξηση της οστικής πυκνότητας, γεγονός που γίνεται τελικά εμφανές στα μετέπειτα στάδια της εφηβείας όταν οι δείκτες έχουν ήδη αρχίσει να μειώνονται, και συνεχίζεται με χαμηλότερο ρυθμό μέχρι την απόκτηση της κορυφαίας οστικής πυκνότητας στην ενήλικο ζωή. Θεωρήθηκε σκόπιμο να σημειωθεί πως τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής είναι ενδεικτικά και θα πρέπει να ισχυροποιηθούν με την εφαρμογή μακροχρόνιων ερευνών σε μεγαλύτερο δείγμα εφηβικού πληθυσμού.