Ο ρόλος της καθεψίνης Κ και των βιοχημικών δεικτών οστικού μεταβολισμού σε οστεοπορωτικές μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες

Abstract

AIM: DEXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry) has prevailed worldwide as a gold standard method in osteoporosis diagnosis. However DEXA can not predict the future bone loss or to visualize early response to antiosteoporotic treatment. Assessment of newer sensitive markers of bone metabolism in conjunction with DEXA scanning provides more information on the diagnosis and evaluation of osteoporotic women. The purpose of this study was to evaluate the changes of the carboxy terminal telopeptide of bone collagen type I (CTX), the amino terminal propeptide of procollagen type I bone (PINP) and a lysosomal cysteine protease Cathepsin K, as markers of bone metabolism in postmenopausal women, osteoporotic and non-osteoporotic, compared with premenopausal women. METHOD: 99 postmenopausal women of mean age 57+8 years and 20 healthy premenopausal women of mean age 31+5 years which were used as controls were enrolled in our study. 30 of postmenopausal women were healthy by DEXA whereas 46 were osteopenic and 23 osteoporotic. 19 out of the 69 osteopenic and osteoporotic subjects had been under antiresorptive treatment. Bone turnover markers were measured in all the above groups of patients and evaluation of their diagnostic value was undertaken in relation to the bone loss degree with the years into menopause and antiresorptive treatment or not. Circulating serum levels of CTX and PINP were determined by a specific electrochemiluminescence method in Roche Elexcys automatic analyzer whereas serum cathepsin K levels were determined by a specific sandwich enzyme immunoassay method (Biomedica, Austria). One-way ANOVA procedure with post-hoc Tukey control was used in statistical analysis. ROC curves were used for the the diagnostic accuracy evaluation of the bone turnover markers. The approximation of the optimal decision point was made by the Youden index. RESULTS: Both CTX and PINP levels in postmenopausal women were found significantly elevated compared to healthy controls (CTX: postmenopausal: 0,366 +0,102 ng / ml, controls: 0,273 +0,112 ng / ml, p = 0,002 and PINP: postmenopausal: 37,74 +9,78 ng / ml, controls: 30,13 +8,68 ng / ml, p = 0,011 respectively) whereas cathepsin K was not (postmenopausal: 4,93 +4,37 pmol / l, controls: 3,46 +1,40 pmol / l, p = 0,282). None of the three indices showed significant correlation to the degree of bone loss as it was measured by DEXA in postmenopausal women (cath k: pathological: 5,21 +4,37 pmol / l, healthy: 4.75 +2.54 pmol / l, p = 0,899, CTX: pathological: 0,382 +0,089 ng / ml, healthy: 0,354 +0,098 ng / ml, p = 0,560, PINP: pathological: 37,58 +10,47 ng / ml, healthy: 36,77 +10,52 ng / ml p = 0,904). No significant correlation was emerged of any index to the years in menopause (cath k: p = 0,832, CTX: p = 0,152, PINP: p = 0,200) or by taking antiosteoporotic treatment (cath k: p = 0,702, CTX: p = 0,832, PINP: p = 0,665). Evaluation of the diagnostic value of three markers of bone metabolism with the ROC curves emerged that CTX separates statistically significantly healthy from osteopenic of the first five years group from menopause (optimum decision point 0,36 ng / ml) and that has important diagnostic value in osteopenia for women who have> 10 years in menopause (optimum decision point 0,2 ng / ml). In contrast in the group of 5-10 years from menopause cathepsin K and PINP have statistically significant predictive value (optimal points 5,5 pmol / l and 49 ng / ml respectively).CONCLUSIONS: Our study resulted in the following conclusions: 1. CTX levels increase with time occurring in postmenopausal elevated compared to healthy premenopausal and separate healthy postmenopausal from osteopenic of the first five years group from menopause. 2. PINP levels increase with time occurring in postmenopausal elevated compared to healthy premenopausal and separate healthy postmenopausal from osteopenic and osteopenic from osteoporotic of the second five years group from menopause. 3. Cathepsin K levels was not significantly different in postmenopausal compared to premenopausal healthy but separate healthy postmenopausal from osteopenic and osteopenic from osteoporotic of the second five years group from menopause. 4. Measurement of CTX levels is useful in evaluation of postmenopausal women in the first five years of menopause whereas assessment of PINP and Cathepsin K are useful in evaluation of postmenopausal women in the second five years group from menopause. 5. Assessment of these markers in conjunction with DEXA scanning provides more data about the efficacy of the applied antiresorptive treatment in postmenopausal osteoporotic women. 6. Optimal points are different in each age group and this requires classification of normal values in correlation with years from menopause.

ΣΤΟΧΟΣ: Η διάγνωση της οστεοπόρωσης στηρίζεται στη μέθοδο DEXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry) η οποία έχει επικρατήσει παγκοσμίως ως μέθοδος εκλογής. Ωστόσο δε μπορεί να προβλέψει ούτε τη μελλοντική οστική απώλεια ούτε να απεικονίσει έγκαιρα την ανταπόκριση στη θεραπεία. Ο προσδιορισμός νεώτερων ευαίσθητων δεικτών οστικού μεταβολισμού σε συνδιασμό με τη DEXA παρέχει περισσότερες πληροφορίες για τη διάγνωση και εκτίμηση οστεοπορωτικών γυναικών. Ο σκοπός της μελέτης αυτής ήταν να εκτιμήσουμε τις μεταβολές του καρβοξυτελικού τελοπεπτιδίου του κολλαγόνου των οστών τύπου Ι (CTX) και του αμινοτελικού προπεπτιδίου του προκολλαγόνου των οστών τύπου Ι (PINP) καθώς και μίας λυσοσωμιακής κυστεϊνικής πρωτεάσης, της καθεψίνης Κ, ως δεικτών οστικού μεταβολισμού σε μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες, οστεοπορωτικές και μη, σε σχέση με τα επίπεδα αυτών σε προεμμηνοπαυσιακές γυναίκες παραγωγικής ηλικίας.ΥΛΙΚΟ-ΜΕΘΟΔΟΣ: Το υλικό μας το αποτέλεσαν 99 μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες μέσης ηλικίας 57+8 έτη και 20 φυσιολογικές προεμμηνοπαυσιακές γυναίκες μέσης ηλικίας 31+5 έτη οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρες. 30 από τις μετεμμηνοπαυσιακές ήταν υγιείς με βάση τη DEXA ενώ 46 οστεοπενικές και 23 οστεοπορωτικές. 19 από τις 69 παθολογικές είχαν τεθεί σε αντιοστεοπορωτική αγωγή. Σε όλες τις παραπάνω ομάδες ασθενών έγινε μελέτη των επιπέδων των προαναφερθέντων δεικτών οστικού μεταβολισμού και αξιολόγηση της διαγνωστικής αξίας αυτών σε σχέση με το βαθμό οστικής απώλειας, με τα χρόνια σε εμμηνόπαυση και με τη λήψη ή όχι αγωγής. Οι μετρήσεις των επιπέδων CTX και PINP στον ορό αίματος έγιναν με τη μέθοδο της ηλεκτροχημειοφωταύγειας σε αυτόματο αναλυτή Elexcys της Roche ενώ για τον προσδιορισμό της καθεψίνης Κ του ορού χρησιμοποιήθηκε ανοσοενζυμική μέθοδος τύπου sandwich της Biomedica Austria. Στη στατιστική ανάλυση χρησιμοποιήθηκε διαδικασία one-way ANOVA με τον post-hoc έλεγχο κατά Tukey και για την αξιολόγηση της διαγνωστικής ακρίβειας των δεικτών εφαρμόστηκαν οι καμπύλες ROC. Η εκτίμηση του βέλτιστου σημείου απόφασης έγινε με το δείκτη του Youden.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Η διαφορά των επιπέδων των CTX και PINP μεταξύ μετεμηνοπαυσιακών γυναικών και μαρτύρων απεδείχθη στατιστικά σημαντική (CTX: μετ/κές:0,366+0,102ng/ml,μάρτυρες:0,273+0,112ng/ml,p=0,002και PINP: μετ/κές:37,74+9,78ng/ml, μάρτυρες:30,13+8,68ng/ml, p=0,011 αντίστοιχα) ενώ της καθεψίνης Κ όχι (μετ/κές:4,93+4,37pmol/l, μάρτυρες: 3,46+1,40 pmol/l, p=0,282). Κανείς από τους τρείς δείκτες δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντική διαφορά σε σχέση με το βαθμό οστικής απώλειας όπως αυτός μετρήθηκε με DEXA στις μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες (cath k: παθολογικές:5,21+4,37pmol/l, υγιείς: 4,75+2,54 pmol/l, p=0,899, CTX: παθολογικές:0,382+0,089ng/ml, υγιείς: 0,354+0,098ng/ml, p=0,560, PINP: παθολογικές:37,58+10,47ng/ml, υγιείς:36,77+10,52ng/ml p=0,904). Δεν ανεδείχθη συσχέτιση κανενός δείκτη με τα χρόνια στην εμμηνόπαυση (cath k: p=0,832, CTX: p=0,152, PINP: p=0,200) ούτε με τη λήψη αντιοστεοπορωτικής αγωγής (cath k: p=0,702, CTX: p=0,832, PINP: p=0,665) .Η αξιολόγηση της διαγνωστικής αξίας των τριών δεικτών οστικού μεταβολισμού με τη μεθοδολογία των δεικτών ROC έδειξε ότι το CTX διαχωρίζει στατιστικά σημαντικά υγιείς από οστεοπενικές της πρώτης πενταετίας από την εμμηνόπαυση (βέλτιστο σημείο απόφασης 0,36 ng/ml) καθώς και ότι έχει σημαντική διαγνωστική αξία για την οστεοπενία στις γυναίκες που έχουν >10 έτη στην εμμηνόπαυση (βέλτιστο σημείο απόφασης 0,2 ng/ml). Αντίθετα στην ομάδα 5-10 έτη από την εμμηνόπαυση η καθεψίνη Κ και το PINP έχουν στατιστικά σημαντική και διαγνωστική αξία (βέλτιστα σημεία 5,5 pmol/l και 49 ng/ml αντίστοιχα).ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Από τη μελέτη μας προέκυψαν τα παρακάτω συμπεράσματα:1. Τα επίπεδα του CTX αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου εμφανιζόμενα αυξημένα στις μετεμμηνοπαυσιακές σε σχέση με τις προεμμηνοπαυσιακές και διαχωρίζουν υγιείς από οστεοπενικές της πρώτης πενταετίας από την εμμηνόπαυση.2. Τα επίπεδα του PINP αυξάνονται με την πάροδο του χρόνου εμφανιζόμενα αυξημένα στις μετεμμηνοπαυσιακές σε σχέση με τις προεμμηνοπαυσιακές και διαχωρίζουν υγιείς από οστεοπενικές καθώς και και οστεοπενικές από οστεοπορωτικές της δεύτερης πενταετίας από την εμμηνόπαυση.3. Τα επίπεδα της καθεψίνης Κ δεν παρουσιάζουν αύξηση με την πάροδο του χρόνου στις μετεμμηνοπαυσιακές σε σχέση με τις προεμμηνοπαυσιακές διαχωρίζουν όμως υγιείς από οστεοπενικές καθώς και οστεοπενικές από οστεοπορωτικές της δεύτερης πενταετίας από την εμμηνόπαυση.4. Η μέτρηση των επιπέδων του CTX είναι χρήσιμη για την εκτίμηση μετεμμηνοπαυσιακών γυναικών της πρώτης πενταετίας από την εμμηνόπαυση ενώ η μέτρηση των επιπέδων PINP και καθεψίνης Κ φαίνονται να είναι χρήσιμη στη δεύτερη πενταετία.5. Η μέτρηση των επιπέδων των παραπάνω δεικτών σε συνδυασμό με τη DEXA βοηθά περισσότερο στην εκτίμηση της αποτελεσματικότητας της εφαρμοζόμενης αντιοστεοπορωτικής αγωγης στις μετεμμηνοπαυσιακές οστεοπορωτικές γυναίκες, διαπιστώνοντας την έγκαιρη ανταπόκριση.6. Τα βέλτιστα σημεία απόφασης είναι διαφορετικά σε κάθε ηλικιακή ομάδα και αυτό επιβάλλει διαβάθμιση των φυσιολογικών τιμών σε συσχέτιση με τα έτη στην εμμηνόπαυση.