Vol. 3/2004 Nr 2(7) Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology Ocena niektórych markerów obrotu kostnego i gęstości mineralnej kręgosłupa lędźwiowego u dziewcząt z chorobą Gravesa-Basedowa Assessment of involutional bone loss: biochemical bone-turnover parameters and lumbar bone mineral density of girls with Graves-Basedov s Zdzisława Iwanicka, Ewa Barg, Ewa Głąb Katedra i Klinika Endokrynologii Wieku Rozwojowego Akademii Medycznej im. Piastów Śląskich we Wrocławiu Adres do korespondencji: Zdzisława Iwanicka, ul. Obrońców Poczty Gdańskiej 66 m. 17, 52-204 Wrocław Słowa kluczowe: nadczynność tarczycy, gęstość mineralna kości, Dpyr, osteokalcyna, AP Key words: Hyperthyreosis, bone mineral density, DPN, osteocalcin, AP STRESZCZENIE/ABSTRACT Wstęp. Hormony tarczycy są niezbędne do prawidłowej przebudowy tkanki kostnej. Nadmiernie wysokie poziomy tych hormonów z równoczesnym hamowaniem wydzielania TSH powodują utratę masy kostnej. Celem pracy była ocena stężenia: fosfatazy zasadowej (FA) i osteokalcyny w surowicy i deoksypirydoliny (Dpyr) w moczu oraz gęstości mineralnej kręgosłupa lędźwiowego (L2-L4) u dziewcząt z chorobą Gravesa-Basedowa w początkowej fazie leczenia. Badaniami objęto 23 dziewczynki: średni wiek (lata): 15,2 ± 1,3; w fazie dojrzewania 3-5; średni czas leczenia (miesiące): 2,4 ± 1,4. Grupę kontrolną stanowiło 18 zdrowych dziewcząt odpowiednio dobranych pod względem wieku i fazy dojrzewania. U wszystkich oznaczono wysokość i masę ciała oraz obliczono BMI (kg/cm 2 ), w surowicy krwi oznaczono: TSH, FT4, FT3, wapń (Ca), fosfor (P), FA i osteokalcynę oraz w moczu kreatyninę i Dpyr. Zbadano gęstość mineralną (BMD g/cm 2 ) odcinka L2-L4 kręgosłupa i obliczono Z-score. Metodykę badań oraz analizę statystyczną wykonano zgodnie z obowiązującymi zasadami. Wyniki: U pacjentek z chorobą G-B w porównaniu z grupą zdrowych dziewcząt wykazano istotną różnicę między stężeniem: FA (p = 0,01) i wartościami średnimi: BMD (p = 0,044), i Z-score (p = 0,0002). Odnotowano istotną dodatnią zależność między BMD a: masą ciała (r = 0,43; p < 0,05), wzrostem (r = 0,45; p < 0,05) i Zscore/Dpyr (r = 0,43; p < 0,05) i ujemną z FA (r = (-) 0,57; p < 0,01), również ujemną korelację czasu trwania leczenia z Dpyr (r = (-)0,49; p = 0,01), TSH z Dpyr (r = (-)0,45; p < 0,05); dodatnią FA z osteokalcyną (r = 0,42; p < 0,05) i osteokalcyny z Dpyr (r = 0,74; p < 0,0027). Wnioski. 1. Wyniki pracy wskazują na toczący się mało aktywny proces w przebudowie kostnej lędźwiowego odcinka kręgosłupa, co może być związane z wczesnym wdrożeniem leczenia. 2. Stwierdzenie osteopenii w przebiegu choroby Gravesa-Basedowa wskazuje na potrzebę obserwacji metabolizmu i gęstości kości w czasie leczenia i po jego zakończeniu. Vol. 3/2004, Nr 2(7) 15
Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 3/2004;2(7):15-20 Introduction. Thyroid hormones are essential for normal bone turnover. Excessively high levels of thyroid hormones and TSH suppression cause bone loss. The aim of the study was the evaluation of serum alkaline phosphatase (AP) and osteocalcin and urine deoxypyridinoline (DPD) and lumbar spine bone mineral density (BMD) in girls with Graves-Basedov disease in the initial phase of the therapy. Patients and methods. We studied 23 girls: mean age (years): 15.2 ± 1.3; puberty stadium 3-5; therapy duration (months) 2.4 ± 1.4. The control group were 18 healthy girls matched for age and puberty stadium. Body height and weight, BMI (kg/cm 2 ), serum: TSH, FT-3, FT-4, AP, osteocalcin and 24-hours urine creatinine and DPN were estimated in each examined girl. BMB of lumbar spine L2 L4, Z-score were measured in each case. Results: Patients with Graves-Basedov disease differed significantly in AP (p = 0.01) concentration and BMD (p = 0.044) and Z-score (p = 0.0002) compared to healthy individuals. There was also significant correlation between BMD and body weight (r = 0.43; p < 0.05), height (r = 0.45; p < 0.05) and Zscor/DPN (r = 0.43; p < 0.05) negative with AP (r = (-)0.57; p < 0.01); negative correlation of therapy duration and DPN (r = (-)0.49; p < 0.05) and TSH with DPN (r = (-)0.45; p < 0.05) positive correlation between AP and osteocalcin (r = 0.42; p < 0.05), osteocalcin and DPN (r = 0.74; p < 0.0027. Conclusions: 1. The results of our study indicate that the suppression of bone turnover process can be a consequence of early treatment of the disease. 2.Incidence of osteopenia in our patients with Graves- Basedov disease indicates the necessity of observation of bone metabolism and mineral density during therapy and onwards. Wstęp Hormony tarczycy są niezbędne do prawidłowego wzrastania, dojrzewania i metabolizmu kości [1, 2]. Mechanizm oddziaływania hormonów tarczycy na proces mineralizacji szkieletu nie został dokładnie określony. Przypuszcza się, że w odpowiedzi osteoklastów na FT3 pośredniczą rozpuszczalne cytokiny wydzielane przez osteoblasty [3, 4]. W nadczynności tarczycy zwiększa się obrót kostny: procesy kościotworzenia i resorbcji kości ulegają uaktywnieniu, przeważa aktywność procesu resorbcji. Zmiany metabolizmu powodują zmniejszenie masy kostnej [4]. Nieleczona nadczynność tarczycy może być przyczyną osteoporozy [1]. Mora i wsp. [5] wykazali, że normalizacja stężenia hormonów tarczycy pod wpływem leczenia nadczynności tarczycy u dzieci wpływa na szybkie zahamowanie resorbcji kości, podczas gdy nasilony proces formacji utrzymuje się dłużej. Przewaga kościotworzenia w tym okresie może korzystnie wpływać na gęstość mineralną kości. Grant i wsp. [6] zaobserwowali jednak, że przebycie nadczynności tarczycy stwarza ryzyko osteoporozy w późniejszym okresie życia. Pacjenci i metody Badano 23 dziewczynki z chorobą Gravesa-Basedowa w fazie dojrzewania 3-5 wg Tannera, w wieku (średnia ±) 15,2 ± 1,4 lat, czas leczenia 2,4 ± 1,4 miesiące, masa ciała 53,8 ± 9,1 kg, wzrost 162,2 ± 8,7, BMI 20,6 ± 2,2 kg/cm 2. Wszystkie pacjentki były leczone według obowiązujących standardów [7]. Grupę kontrolną stanowiło 18 zdrowych dziewcząt dobranych odpowiednio pod względem fazy dojrzewania i wieku (tab. I). Pacjentki i dziewczęta z grupy kontrolnej nie były obciążone genetycznie osteoporozą, w wywiadzie nie stwierdzono występowania chorób przewlekłych oraz typowych czynników środowiskowych stwarzających ryzyko wystąpienia osteoporozy. U wszystkich badanych oznaczono wysokość (cm) i masę ciała (kg) oraz obliczono BMI (kg/m 2 ). W surowicy krwi oznaczono: TSH (µiu/ml), FT4 (ng/dl), FT3 (pg/ml) Tabela I. Pacjenci z chorobą Gravesa Basedowa i dzieci grupy kontrolnej Table I. Patients with Graves disease and control group Wiek Age lata/years Waga Body mass kg Wzrost Height cm BMI kg/m 2 Czas leczenia Therapy duration miesiące/months 15,04 ± 1,38 53,82 ± 9,11 162,2 ± 8,652 20,59 ± 2,21 2,391 ± 1,356 13,43 ± 2,07 52,90 ± 9,14 160,3 ± 8,6 20,74 ± 2,26 16
Iwanicka Z. i inni Ocena niektórych markerów obrotu kostnego... metodą enzymatyczną ELISA przy użyciu aparatu AIA600 firmy TOSOCH (Japonia); wapń (Ca mmol/l), fosfor (P mmol/l), fosfatazę zasadową (FA I U/l) w surowicy krwi metodami ogólnie znanymi; osteokalcynę (ng/ml) w surowicy metodą immunoenzymatyczną z wykorzystaniem mysich przeciwciał antyosteokalcynowych zestaw Novo Calcin firmy Metra Biosystems (USA) i aparat Dynatech MR 5000 (Austria); deoksypirydolinę (Dpyr) metodą immunoenzymatyczną z wykorzystaniem przeciwciał monoklonalnych antydezoksypirydynolinowych zestaw Pyrylinus-D firmy Metra Biosystems (USA), aparat Dynatech MR 5000 (Austria). Końcowy wynik uzyskiwano dzieląc Dpyr/kreatyninę (nmol/mmol kreatyniny). Mocz do oznaczenia Dpyr pobierano rano. Próbki do oznaczeń osteokalcyny i Dpyr przechowywano w temperaturze 20 0 C do czasu wykonania badań. Badanie densytometryczne wykonane metodą absorpcjometrii promieniowania X o podwójnej energii DEXA dotyczyło odcinka L2-L4 kręgosłupa lędźwiowego. Oceniano gęstość mineralną kości przy użyciu densytometru DPX+3194, FIRMY Lunar 9 USA. Korzystano z oprogramowania Luna DPX- Plus System Optical Pediatric Software. Otrzymane wyniki przedstawiono jako liczbę odchyleń standardowych od wartości średniej dla wieku i płci (Z-score). Rozpoznanie osteopenii ustalano przy wartościach Z-score poniżej (-)1,0 do (-)2,0, osteoporozy przy Z-score poniżej (-)2,0. Celem określenia wpływu resorpcji na stan gęstości mineralnej kości obliczono wskaźnik Z-score/Dpyr według Carmichaela i wsp. [8]. Wyniki badań poddano analizie statystycznej. Współczynnik korelacji dla rozkładów normalnych obliczono metodę Pearsona dla nieparametrycznych za pomocą współczynnika rang Spearmana. Za poziom istotności statystycznej przyjęto p < 0,05. Wyniki badań W tabeli II przedstawiono średnie stężenia TSH, FT3, FT4 w surowicy krwi, które różniły się statystycznie istotnie od uzyskanych wyników w grupie kontrolnej. W tabeli III zestawiono średnie wartości: Ca, P, F A i osteokalcyny w surowicy oraz Dpyr w moczu. Średnie wartości Ca i P nie różniły się między grupami, natomiast osteokalcyny i Dpyr były wyższe niż w grupie kontrolnej, jednak nieistotnie statystycznie. Istotnie wyższe stężenie w surowicy odnotowano w zakresie fosfatazy zasadowej (p = 0,01) pacjentów z chorobą G-B w porównaniu z grupą kontrolną. W tabeli IV zestawiono średnie Tabela II. Średnie stężenia hormonów tarczycy oraz hormonu tyreotropowego u pacjentek z chorobą Gravesa-Basedowa i w grupie kontrolnej Table II. Mean concentrations of thyroid and thyretropic hormones in the patients with Graves disease and in the control group TSH Ft-3 Ft-4 0,635 ± 0,679*** 5,850 ± 4,239** 2,260 ± 1,388* 1,821 ± 0,586 2,420 ± 0,541 1,383 ± 0,234 *p = 0,006 **p = 0,0008 ***p = 0,00004 Tabela III. Wybrane markery obrotu kostnego u pacjentów z chorobą Gravesa-Basedowa i grupie kontrolnej Table III. Selected markers of bone turnover in patients with Graves disease and in the control group Osteokalcyna Osteocalcin ng/ml d-pyridinolina d-pyridinolin nmol/mmol Fosfataza alk. Alk. phospatase IU/L Wapń-sur. Calcium serum mmol/l Fosfor-sur. Phosphorus ser. mmol/l 19,1 ± 9,6 2,52 ± 2,07 198,0 ± 64,0 2,30 ± 0,12 1,49 ± 0,38 15,7 ± 5,0* 2,21 ± 1,99* 146,0 ± 61,6** 2,34 ± 0,16 1,27 ± 0,57 *p = 0,043 p = **0,01 17
Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 3/2004;2(7):15-20 Tablica IV. Średnie wartości BMD, Z-score i Z-score/Dpyr pacjentów z chorobą Gravesa-Basedowa i grupy kontrolnej Table IV. Mean value BMD, Z-score and Z-score/Dpyr of the patients with Graves disease control group *p = 0,044 p = **0,0002 Z-score/Dpyr -0,383 ± 0,965 0,399 ± 0,945 BMD g/cm 2 Z-score 0,958 ± 0,290* -0,840 ± 1,229** 1,110 ± 0,174 0,611 ± 1,072 wartości: BMD (p = 0,044), Z-score (p = 0,0002) i współczynnika Z-score/Dypr (p = 0,013) były one istotnie niższe u dziewcząt z nadczynnością tarczycy; u 12 (56%) pacjentek stwierdzono osteopenię. W grupie I obejmującej pacjentki z chorobą G-B, wykazano dodatną korelację między BDM a: masą ciała (r = 0,43; p < 0,05), wzrostem (r = 0,45; p < 0,05), współczynnikiem Zscore/Dpyr (r = 0,43; p < 0,05); ujemną z FA ((-)0,57; p < 0,01); również ujemną korelację między czasem trwania leczenia a Dpyr (r = (-)0,49; p < 0,05), TSH a Dpyr (r =(-)0,49; r <0,05); i dodatnią między: FA a: osteokalcyną (n = 0,42; p < 0,05); osteokalcyną a Dpyr (r = 0,74; p < 0,0027). W grupie kontrolnej wykazano dodatnią korelację między BMD a wiekiem badanych (r = 0,63; p < 0,0027), masą ciała (r = 0,80; p < 0,0027), wzrostem (r = 0,65; p < 0,0027) i Z- score (r = 0,72; p < 0,0027). Dyskusja W piśmiennictwie występuje zgodność poglądów na temat wpływu nadmiaru hormonów tarczycy zarówno endogennych [5, 9-11], jak i egzogennych [12, 13]. Dokładny mechanizm oddziaływania hormonów tarczycy na metabolizm kostny nie został jednoznacznie określony. Wspomniani już we wstępie autorzy [3, 4] analizowali współwystępowanie osteotropowych cytokin z aktywnością procesu nadczynnego gruczołu tarczowego. Stwierdzili stopniowe zmniejszenie stężenia cytokin w miarę normalizacji hiperfunkcji tarczycy oraz zwiększonego obrotu kostnego. Yasuro i wsp. [14] badali pacjentów z chorobą G-B i zaobserwowali wyraźną korelację pomiędzy biochemicznymi markerami obrotu kostnego a przeciwciałami przeciwko receptorom dla TSH, natomiast nie wykazali korelacji tych przeciwciał ani z FT3, ani z FT4. Według tych autorów przeciwciała przeciwko receptorom mogą bezpośrednio wpływać na metabolizm kości niezależnie od funkcji tarczycy. Tę hipotezę potwierdza doniesienie Inoue i wsp. [15], którzy wykazali obecność receptorów dla TSH na osteoblastach. Dlatego prawdopodobna jest teoria, że zaburzony metabolizm kostny w chorobie G-B może wynikać z interakcji przeciwciał z receptorami dla TSH osteoblastów. Yasuro i wsp. [14] podkreślają, że u pacjentów z subkliniczną nadczynnością tarczycy utrzymuje się zwiększony obrót kostny z przewagą procesu resorpcji. Ważne jest kontynuowanie leczenia tyreostatykami do momentu uzyskania normalizacji TSH w surowicy z jednoczesnym zwolnieniem aktywności obrotu kostnego. W badanej przez nas grupie pacjentek z G-B obserwowano w jednym przypadku subkliniczną nadczynność tarczycy (TSH 0,3µIU/mlL, FT3 2,85 pg/ml, FT4 1,65ng/dl) i zwiększone stężenie biochemicznych markerów obrotu kostnego (osteokalcyna w surowicy 51,7µ/l, Dpyr w moczu 7,33 nmol/mmol kr.) i osteopenię (Zscore (-)1,19). W grupie 23 dziewcząt z chorobą G-B leczonych średnio 2,4 ± 1,4 miesiące u 70% stwierdzono eutyreozę, u ponad 50% osteopenię. Średnie wartości osteokalcyny w surowicy i Dpyr w moczu były podwyższone, w stosunku do grupy kontrolnej; chociaż różnice te nie były statystycznie istotne. Wskaźnik gęstości mineralnej kości był niższy. Sabunku i wsp. [12] analizowali zachowanie się biochemicznych parametrów metabolizmu kości (fosfatazy zasadowej w surowicy i Dpyr w moczu) w czasie leczenia pacjentów z nadczynnością tarczycy. Wykazali oni, że przed leczeniem markery te były istotnie wyższe niż w grupie kontrolnej, natomiast po trzech miesiącach leczenia wymienione parametry (z wyjątkiem fosfatazy alkalicznej) nie różniły się w porównaniu z grupą kontrolną. Nagasaka i wsp. [11] poczynili podobne obserwacje. Stężenie Dpyr w moczu obniżyło się istotnie już w drugim miesiącu leczenia po osiągnięciu normali- 18
Iwanicka Z. i inni Ocena niektórych markerów obrotu kostnego... zacji FT3 i FT4, a wartości fosfatazy alkalicznej i osteokalcyny były nadal podwyższone do 4-8 miesięcy. Cytowani autorzy [11, 12] na podstawie uzyskanych wyników uważają, że proces resorpcji zostaje szybko ograniczony wraz z uzyskaniem eutyreozy, podczas gdy zwiększona aktywność procesu formacji kości utrzymuje się dłużej. Obserwowane zjawisko może wpływać na poprawę gęstości kości w grupie pacjentów leczonych tyreostatykami [11, 16]. Mora i wsp. [5] uważają, że leczenie tyreostatykami u dzieci wpływa na wyraźne zahamowanie resorpcji kości i znacznie zwiększa jej gęstość, co stwarza szanse na osięgnięcie optymalnej szczytowej masy kostnej. Langdahl i wsp. [17] oceniali odległe (po 4 latach) efekty wpływu leczenia nadczynności tarczycy na gęstość i metabolizm kości i stwierdzili u badanych prawidłową masę kostną. W literaturze przeważają doniesienia dotyczące wpływu nadmiaru hormonów tarczycy na metabolizm kostny u dorosłych. W okresie rozwojowym intensywność metabolizmu kości z przewagą formacji jest największa. Zwłaszcza prawidłowy przebieg dojrzewania płciowego warunkuje osiągnięcie szczytowej masy kostnej [18]. Wszelkie zaburzenia w tym okresie stanowią czynnik ryzyka wystąpienia osteoporozy w wieku dojrzałym [19]. Wnioski 1. Wyniki pracy wskazują na toczący się u badanych mało aktywny proces przebudowy kostnej, prawdopodobnie związany z wczesnym wdrożeniem leczenia. 2. Stwierdzenie osteopenii w przebiegu choroby Gravesa-Basedowa wskazuje na potrzebę obserwacji metabolizmu i gęstości kości w czasie leczenia i po jego zakończeniu. PIŚMIENNICTWO/REFERENCES [1] Daele P., Pols H.: Tarczyca i kość. Thyroid International, 1999:2, 3. [2] Tumer L., Hasanoglu A., Cinaz P. et al.: Bone mineral density and metabolism in children treated with L-thyroxine. J. Pediatr. Endocrinol. Metab. 1999:12, 519. [3] Siddiqi A., Monson J., Wood D. et al.: Serum cytokines in thyrotoxicosis. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1999:84, 2, 435. [4] Akalin A., Colak O., Alatas O. et al.: Bone remodelling markers and serum cytokines in patients with hyperthyroidism. Cli. Endocrinol., 2002:57, 1, 125. [5] Mora S., Weber K., Signorini E. et al.: Longitudinal changes of bone density and bone resorption in hyperthyroid girls during treatment. J. Bone Miner. Res., 1999:14, 11, 1971. [6] Grant D., McMurdo M., Mole P. et al.: Is previous hyperthyroidism still a risk factor for osteoporosis in post-menopausal women? Clin. Endocrinol. 1995:43, 339. [7] Lewiński A.: Choroby tarczycy. [w:] Endokrynologia kliniczna. Red. Romer E., Springer PWN, Warszawa 1998:13, 5, 386-406. [8] Carmichael B., Carmichael D.: Bone metabolism and osteopenia in eating disorders. Medicine (Baltimore), 1995:16, 83. [9] Chai R., Ye Z., Zhan Z.: Changes of bone mineral metabolism in patients with hyperthyroidism before and after treatment. Zhonghua Yi Xue Za Zhi., 1998:78 (9), 484. [10] Isaia G.C., Roggia C., Gola D. et al.: Bone turnover in hypothyroidism before and after thyreostatic management. I. Clin. Endocrinol. Invest., 2000:23, 11, 727. [11] Nagasaka S., Sugimoto H., Nakamura T. et al.: Antithyroid Therapy improves bony manifestations and bone metabolic markers in patients with Graves thyrotoxicosis. Clin. Endocrinol. 1997:47, 2, 215. [12] Sabuncu T., Aksoy N., Arikan E. et al.: Early changes in parameters of bone and mineral metabolism during therapy for hyperand hypothyroidism. Endocr. Res., 2001:27, 1-2, 203. [13] Jodar E., Martinez-Diaz-Guerra G., Azriel S. et al.: Bone mineral density in male patients with L-thyroxine suppressive therapy and Graves disease. Calcif. Tissue Int., 2001:69, 2, 84. [14] Yasuro K., Masaaki I., Hideki T. et al.: Persistent increase in bone turnover in Graves patients with subclinical hyperthyroidism. J. Clin. Endocrin. Metab., 2000:85, 11, 4157. [15] Inoue M., Tawata M., Yokomori N. et al.: Expression of thyrotropin receptor on clonal osteoblast-like rat osteosarcoma cell. Thyroid, 1998:8, 1059. [16] Gero P., Vassay V., Bertholini A. et al.: Markers of bone turnover in hyperthyroidism and effects of treatment. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1994:78, 4, 955. [17] Langdahl B., Loft A., Er E. et al.: Bone mass, bone turnover, body composition, and calcium homeostasis in former hyperthyroid patients treated by combined medical therapy. Thyroid, 1996:6, 3, 161. 19
Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 3/2004;2(7):15-20 [18] Holmes S.J., Shalet S.M.: Role of growth hormone and sex steroides in achieving and maintaining normal bone mass. Horm. Res., 1996:45, 86. [19] Duntas L.H.: Subclinical thyroid disorders: the means of the Trojan horse. J. Endocrinol. Invest., 2003:26, 5, 472.