Επίδραση της μηχανικής φόρτισης στο σπογγώδες και φλοιώδες οστό σε μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες με πρωτοπαθή υπερπαραθυρεοειδισμό

Abstract

Introduction/Purpose: Primary Hyperparathyroidism (PHPT) is a common endocrine disorder characterized by autonomous secretion of parathyroid hormone (PTH) leading to hypercalcemia or high-normal calcium (Ca) levels (normocalcemic primary hyperparathyroidism). Currently, severe target organ damage, including bone and kidney is rare, given the relatively earlier diagnosis of the disease. However, the contemporary ‘asymptomatic’ form of PHPT is frequently associated with low bone mineral density (BMD), vertebral deformities and renal stones. The skeletal effects of PTH depends on the amount, the duration and most importantly on the periodicity of its action on bone cells. In particular, PTH induces bone formation, as a result of its direct effect on osteoblasts and osteocytes, and simultaneously increases bone resorption through its indirect effect on osteoclasts. Thus, while PTH analogs, such as teriparatide, given intermittently exhibit proremodeling anabolic effects, continuous PTH over-secretion as in PHPT, results in catabolic effects on bone. Indeed, many studies have been conducted with regard to the effect of PHPT on bone. Previous studies of iliac crest bone biopsies and studies evaluating areal bone mineral density (aBMD) by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), indicated that trabecular bone was preserved, while cortical bone was adversely affected, with increased cortical porosity and reduced bone mass. However, subsequent studies using peripheral quantitative computed tomography (pQCT) and high-resolution peripheral quantitative computed tomography (HR-pQCT), firmly established that PHPT is associated with catabolic effects at both trabecular and cortical bone. These findings may explain the increased incidence of vertebral and non-vertebral fractures in patients with PHPT. Mechanical loading is one of the most important natural anabolic stimuli for bone. Moreover, it is known that PTH signaling, through activation of PTHR1, increases the response of osteoblasts to mechanical loading, thus further enhancing bone formation. Also, intermittent PTH 1-34 administration combined with mechanical loading exert synergistic osteogenic effects at both trabecular and cortical bone. pQCT at the radius and tibia is an established method of bone imaging, providing information about compartment specific vBMD (trabecular vs cortical) and bone geometry (cortical thickness, endosteal and periosteal circumference). The present study was designed to assess the impact of PHPT on volumetric Bone Mineral Density (vBMD) and bone geometry using pQCT at the radius and tibia, sites with similar structural characteristics, but subject to different loading conditions. Methods: We evaluated the impact of PHPT on bone, by comparing the z-scores of vBMD and indices of bone geometry simultaneously at the tibia and the radius by pQCT, skeletal sites with similar structure, but subject to different loading conditions. Forty-one postmenopausal women with PHPT and 79 healthy postmenopausal women that comprised the control group, were included in the study. Results: At both trabecular and cortical sites, vBMD and bone geometry indices were significantly lower in patients compared with controls. In patients with PHPT, apart from a lower z-score for total vBMD (tot vBMD) (p=0.01) at the radius, there was no other difference between the radius and the tibia at trabecular sites. On the contrary, at cortical sites, the z-scores of cortical bone mineral content (cort BMC) (p=0.02), cortical vBMD (cort vBMD) (p=0.01) and cortical cross-sectional area (cort CSA) (p=0.05) were significantly lower at the radius compared with the tibia, indicating that cortical bone at the weight bearing tibia might be less affected by the catabolic actions of the continuous PTH exposure. PTH levels were positively associated with the difference in z-scores of cort vBMD (r=0.439, p<0.01) indicating that in more severe cases, as expressed by higher PTH levels, the deleterious effects at the non-weight bearing radius might be accentuated.Conclusion: We found that in postmenopausal women with PHPT, both trabecular and cortical bone are adversely affected. However, at the weight bearing tibia as compared with the radius, the deleterious effects, especially on cortical bone, seem to be attenuated.

Εισαγωγή/Σκοπός: Ο πρωτοπαθής υπερπαραθυρεοειδισμός (PHPT) είναι μία συχνή ενδοκρινική διαταραχή η οποία χαρακτηρίζεται από αυτόνομη έκκριση της παραθορμόνης (PTH) και οδηγεί σε υπερασβεστιαιμία ή σε επίπεδα ασβεστίου (Ca) στα ανώτερα φυσιολογικά όρια (νορμοασβεστιαιμικός πρωτοπαθής υπερπαραθυρεοειδισμός). Στις μέρες μας, η σοβαρή βλάβη οργάνου στόχου, συμπεριλαμβανομένου του σκελετού και των νεφρών είναι σπάνια, δεδομένης της διάγνωσης της νόσου σε αρχικά συνήθως στάδια. Παρόλα αυτά, η ‘ασυμπτωματική’ μορφή της νόσου συχνά συνοδεύεται από χαμηλή οστική πυκνότητα (BMD), σπονδυλικές παραμορφώσεις και νεφρολιθίαση. Οι σκελετικές επιδράσεις της PTH εξαρτώνται από την ποσότητα, τη διάρκεια και κυρίως την περιοδικότητα της δράσης της στα οστικά κύτταρα. Πιο συγκεκριμένα, η PTH επάγει το σχηματισμό οστίτη ιστού, ως αποτέλεσμα της άμεσης δράσης της, στους οστεοβλάστες και τα οστεοκύτταρα, ενώ ταυτόχρονα αυξάνει την οστική απορρόφηση μέσω της έμμεσης δράσης της στις οστεοκλάστες. Έτσι, ενώ τα ανάλογα της PTH, όπως είναι η τεριπαρατίδη, με τη διαλείπουσα χορήγηση τους έχουν αναβολική δράση στο σκελετό, η συνεχής υπερέκκριση της PTH όπως συμβαίνει στον PHPT, έχει καταβολική δράση. Αρχικά, μελέτες με τη λήψη βιοψιών από τη λαγόνια ακρολοφία και μελέτες με τη μέτρηση της περιοχικής οστικής πυκνότητας (aBMD) με τη χρήση της απορροφησιομετρίας διπλοενεργειακής δέσμης ακτίνων Χ (DXA), έδειξαν ότι το σπογγώδες οστό δεν επηρεάζεται ιδιαίτερα, ενώ αντίθετα το φλοιώδες οστό παρουσιάζει αυξημένη ποροτικότητα και μειωμένη οστική μάζα (BMC). Ωστόσο, οι μελέτες που ακολούθησαν, με τη χρήση της μεθόδου της περιφερικής ποσοτικής υπολογιστής τομογραφίας (pQCT) και της υψηλής ανάλυσης περιφερικής ποσοτικής υπολογιστής τομογραφίας (HR-pQCT) , έδειξαν ότι ο PHPT έχει καταβολικές δράσεις τόσο στο φλοιώδες όσο και στο σπογγώδες οστό. Αυτά τα ευρήματα, μπορούν να εξηγήσουν και την αυξημένη επίπτωση τόσο των σπονδυλικών όσο και μη σπονδυλικών καταγμάτων στους πάσχοντες από PHPT. Η μηχανική φόρτιση είναι ένας σημαντικός αναβολικός παράγοντας για το οστό. Είναι γνωστό ότι η PTH αυξάνει την απαντητικότητα των οστεοβλαστών στη μηχανική φόρτιση, μέσω του υποδοχέα της PTH (PTHR1), επάγοντας τον οστικό σχηματισμό. Eπίσης, η διαλείπουσα χορήγηση PTH 1-34 μαζί με τη μηχανική φόρτιση έχουν συνεργική αναβολική δράση τόσο στο φλοιώδες όσο και στο σπογγώδες οστό. Η pQCT τόσο στην κερκίδα όσο και την κνήμη είναι μία απεικονιστική μέθοδος του σκελετού, η οποία παρέχει πληροφορίες για την ογκομετρική οστική πυκνότητα (vBMD) τόσο του σπογγώδους όσο και του φλοιώδους οστού και την οστική γεωμετρία (πάχος φλοιώδους οστού, ενδοοστική και περιοστική περίμετρος).Η παρούσα μελέτη σχεδιάστηκε για να αξιολογήσει την επίδραση του PHPT στην vBMD όσο και την οστική γεωμετρία με τη χρήση της pQCT στην κερκίδα και την κνήμη, σε οστικές δηλαδή περιοχές με παρόμοια δομικά χαρακτηριστικά, αλλά που βρίσκονται υπό την επίδραση διαφορετικής μηχανικής φόρτισης. Υλικό και μέθοδος: Εκτιμήθηκε η επίδραση του PHPT στο οστό, συγκρίνοντας τα z-scores της vBMD και παραμέτρων της οστικής γεωμετρίας ταυτόχρονα στην κνήμη και την κερκίδα με τη χρήση της pQCT. Σαράντα μία μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες με PHPT και 79 υγιείς μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες, που αποτέλεσαν την ομάδα ελέγχου, συμπεριελήφθησαν στη μελέτη. Αποτελέσματα: Τόσο στο σπογγώδες όσο και στο φλοιώδες οστό, η vBMD και οι παράμετροι της οστικής γεωμετρίας φαίνεται να είναι σημαντικά χαμηλότερες στους πάσχοντες σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Στους πάσχοντες από PHPT, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στο σπογγώδες οστό της κνήμης και της κερκίδας, με εξαίρεση το χαμηλότερο z-score της ολικής ογκομετρικής οστικής πυκνότητας (tot vBMD) (p=0.01) στην κερκίδα. Αντίθετα, στις φλοιώδεις περιοχές, τα z-scores της ογκομετρικής ποσότητας της οστικής μάζας του φλοιώδους οστού (cort BMC) (p=0.02), της ογκομετρικής οστικής πυκνότητας (cort vBMD) (p=0.01) και του εμβαδού του φλοιώδους οστού (cort CSA) (p=0.05) ήταν σημαντικά χαμηλότερα στην περιοχή της κερκίδας σε σχέση με την κνήμη, δείχνοντας ότι το φλοιώδες οστό στην περιοχή της περισσότερο μηχανικά φορτιζόμενης κνήμης φαίνεται να επηρεάζεται σε μικρότερο βαθμό από τις καταβολικές δράσεις της PTH. Επιπλέον, τα επίπεδα της PTH σχετίζονταν θετικά με τη διαφορά στα z-scores της cort νBMD (r=0.439, p<0.01), δείχνοντας ότι στις πιο σοβαρές περιπτώσεις της νόσου, έτσι όπως εκφράζονται με βάση τα επίπεδα της PTH, οι αρνητικές επιδράσεις της νόσου στη λιγότερο μηχανικά φορτιζόμενη κερκίδα επιτείνονται. Συζήτηση/Συμπέρασμα: Βρέθηκε ότι στις μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες με PHPT, τόσο το σπογγώδες όσο και το φλοιώδες οστό επηρεάζονται αρνητικά. Ωστόσο, στη δεχόμενη μεγαλύτερη μηχανική φόρτιση κνήμη, η αρνητική αυτή επίδραση του PHPT, ιδίως στο φλοιώδες οστό φαίνεται να μετριάζεται.