Osteoporosis and atherosclerosis - common etiopathogenesis? Osteoporoza i miażdżyca - wspólna etiopatogeneza?

/ REVIEWS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 54; Numer/Number 3/2003 ISSN 0423-104X Osteoporosis and atherosclerosis - common etiopathogenesis? Wanda Foltyn, Beata Kos-Kudła, Lucyna Siemińska, Janusz Strzelczyk, Dariusz Kajdaniuk, Bogdan Marek Department of Pathophysiology and Endocrinology, Silesian Medical University, Division of Endocrinology, Zabrze Abstract Osteoporosis and atherosclerosis often coexist in elderly people. Growing evidence suggests that these two diseases share common etiologic factors. Hyperlipidemia is one of the link between osteoporosis and artery calcification. Oxidized lipids inhibit the differentiation and activity of osteoblasts as well as induce osteoclastogenesis in bone tissue. Simultaneously, lipid products of oxidation promote osteoblastic differentiation of vascular cells and induce artery calcification. Statin and bisphosphonate studies support a role for lipids in both vascular calcification and osteoporosis. Statins increase bone formation and reduce fracture risk, however, it is not know, whether this beneficial influence of statin is due to lipid lowering or to a direct effect to the bone. Bisphosphonates reduce LDL and increase HDL levels in humans. They also induce apoptosis of atherogenic macrophages. Recently discovered OPG/RANKL/RANK system seems to be the next link between osteoporosis and atherosclerosis. Osteoprotegerin (OPG) inhibits differentiation and activity of osteoclasts in bone tissue. In endothelial cells OPG has been demonstrated to act as an anti-apoptotic factor. Key words: osteoporosis, atherosclerosis, lipids, OPG/ RANKL/RANK system Osteoporoza i miażdżyca - wspólna etiopatogeneza? Wanda Foltyn, Beata Kos-Kudła, Lucyna Siemińska, Janusz Strzelczyk, Dariusz Kajdaniuk, Bogdan Marek Katedra Patofizjologii i Endokrynologii, Klinika Endokrynologii Śląskiej Akademii Medycznej, Zabrze Streszczenie Częste współistnienie miażdżycy i osteoporozy w starzejącej się populacji skłania badaczy do poszukiwania wspólnych czynników etiopatogenetycznych. Coraz więcej danych wskazuje na to, że ogniwem łączącym te schorzenia jest hiperlipidemia. Lipidy stymulują proces mineralizacji w ścianie tętnic i jednocześnie nasilają resorpcję kości. Mechanizm niekorzystnego działania lipidów na tkankę kostną polega na hamowaniu rekrutacji i dojrzewania osteoblastów oraz na pobudzaniu aktywności osteoklastów. O związku hiperlipdemii z osteoporozą świadczą wyniki badań ze statynami i bisfosfonianami, prowadzone u ludzi. Statyny zwiększają mineralizację kości i redukują ryzyko złamań. Nie wiadomo, czy zjawisko to wynika tylko z obniżenia stężenia lipidów w surowicy, czy też jest efektem dodatkowego, bezpośredniego działania tych leków na kość. Bisfosfoniany wywierają korzystny wpływ na gospodarkę lipidową, obniżają stężenie LDL i zwiększają stężenie HDL w surowicy krwi badanych osób. Ponadto, leki te nasilają apoptozę aterogennych makrofagów. Niedawno odkryty system OPG/RANKL/RANK wydaje się być kolejnym ogniwem łączącym ostoporozę i miażdżycę. Ustalono, że osteoprotegeryna (OPG) hamuje różnicowanie i aktywność osteoklastów w tkance kostnej. Mechanizm działania OPG w ścianie tętnic polega głównie na hamowaniu apoptozy komórek endotelium. Słowa kluczowe: osteoporoza, miażdżyca, lipidy, układ OPG/RANKL/RANK Wanda Foltyn Klinika Endokrynologii Katedry Patofizjologii i Endokrynologii Śląskiej Akademii Medycznej 41-800 Zabrze, ul, 3 Maja 13/15 316

Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2003; 3 (54) Wstęp Choroby układu sercowo-naczyniowego i osteoporoza są najczęstszymi schorzeniami, występującymi jednocześnie w populacji ludzi starszych i mimo istotnego postępu w leczeniu, nadal stanowią główną przyczynę zgonów w tej grupie osób. Zaobserwowano, że zarówno u kobiet, jak i u mężczyzn w starszym wieku istnieje wyraźna korelacja pomiędzy gęstością mineralną kości, stężeniem lipidów w surowicy krwi i stopniem zaawansowania zmian miażdżycowych. Pacjenci z osteopenią i osteoprozą maja wyższe stężenia lipidów w surowicy krwi oraz cięższy przebieg choroby wieńcowej i większe ryzyko śmierci z powodu udaru mózgu w porównaniu z osobami bez zaburzeń mineralizacji kości [1,2,3,4]. Prowadzone w ciągu ostatnich lat badania wskazują, że proces tworzenia depozytów wapniowych w ścianie naczynia przebiega podobnie do mineralizacji osteoidu w tkance kostnej [5,6]. Ściana naczynia tętniczego zawiera komórki zdolne do różnicowania się w kierunku osteoblastów, które przechodzą takie same etapy różnicowania, jak komórki prekursorowe dla osteoblastów w tkance kostnej i mają zdolność do wywołania procesu mineralizacji w ścianie naczynia. W błonie środkowej tętnic obecne są również komórki wywodzące się z linii monocytowo-makrofagowej, które pod wpływem określonych czynników różnicują się do makrofagów, biorących udział w procesie tworzenia blaszki miażdżycowej. Z tej samej linii monocytowo-makrofagowej powstają w tkance kostnej komórki prekursorowe dla osteoklastów. Ponadto stwierdzono, że czynniki, które biorą udział w procesie kościotworzenia, takie jak białko BMP-2 (bone morphogenetic protein-2), białko MGP (matrix Gla protein), osteopontyna, osteokalcyna, kolagen typu I czy osteoprotegeryna, znajdują się także w blaszce miażdżycowej [7,8,9]. Uwagę badaczy zwróciło również pewne podobieństwo strukturalne ściany naczyń tętniczych i jednostki architektonicznej kości osteonu. Układ komórek wokół centralnie położonego naczynia w osteonie do złudzenia przypomina budowę naczynia tętniczego. Tuż pod komórkami endotelium znajduje się macierz, otoczona przez preosteoblasty i osteoblasty, zajmujące miejsce analogiczne do komórek mięśni gładkich w ścianie tętnicy [5]. Coraz więcej danych, wskazuje na to, że wspólnym ogniwem łączącym choroby układu sercowo-naczyniowego i osteoporozę jest hiperlipidemia. Wydaje się, że pewne znaczenie w patogenezie obu tych chorób może także odgrywać nowo odkryty układ OPG/RANKL/RANK. Rola lipidów w etiopatogenezie osteoporozy i miażdżycy O ile miejsce lipidów w etiopatogenezie miażdżycy jest już od dawna ustalone, to jednak mechanizm, poprzez który lipidy miałyby stymulować powstawanie zwapnień w ścianie naczyń i jednocześnie wywoływać odwapnienie kości, pozostaje nadal niejasny. W ciągu ostatnich lat pojawiła się dość ciekawa teoria próbująca wyjaśnić patomechanizm tego zjawiska. Według tej koncepcji, utlenione lipidy wnikają do błony środkowej naczyń tętniczych i stymulują znajdujące się tam komórki prekursorowe do różnicowania w kierunku osteoblastów. Powstałe w ścianie tętnic osteoblasty zachowują się tak, jak komórki kościotwórcze w tkance kostnej, czyli wywołują mineralizację ściany naczynia [5]. Badania prowadzone in vitro oraz na modelach zwierzęcych wykazały, że jednocześnie w tkance kostnej, utlenione lipidy hamują proces różnicowania osteoblastów, co powoduje, że w procesie remodelingu przewagę zyskują procesy niszczenia kości [5,10]. Mechanizm niekorzystnego oddziaływania lipidów na kość nie został jeszcze dokładnie poznany. Parhami i wsp. [5] stwierdzili nadmierne gromadzenie się utlenionych lipidów w macierzy, tuż pod endotelium naczynia w osteonie, w bliskim sąsiedztwie komórek prekursorowych dla osteoblastów, co może hamować różnicowanie i aktywność komórek kościotwórczych. W innych badaniach wykazano, że utlenione lipidy stymulują komórki endotelium do produkcji czynnika wzrostu dla makrofagów M-CSF (monocyte-macrophage colony stimulating factor) [11]. Czynnik ten jest niezbędny do różnicowania komórek perkursorowych w kierunku osteoklastów. A zatem niekorzystny wpływ utlenionych lipidów na tkankę kostną polegałby na hamowaniu procesu różnicowania osteoblastów z jednej strony i nasileniu rekrutacji oraz różnicowania osteoklastów z drugiej, czego efektem byłaby nadmierna resorpcja kości i rozwój osteoporozy. Zjawisko uwapnienia tkanek miękkich i demineralizacji kości wywoływane przez ten sam czynnik znany jest już od dawna. Przykładem może być reakcja tkanek na czynnik infekcyjny lub ciało obce: w tkankach miękkich tworzą się zwapnienia a w tkance kostnej następuje demineralizacja. Jeśli obecność utlenionych lipidów w ścianie tętnic oraz w kości wywołuje przewlekłą reakcję zapalną na ciało obce, to jednoczesne występowanie zwapnień naczyniowych i osteoporozy nie jest niczym zaskakującym. Nadal jednak pozostaje niejasny mechanizm takiej odpowiedzi. 317

Osteoporoza i miażdżyca Foltyn W. Statyny i bisfosfoniany wspólne efekty lecznicze Badania ze statynami wykazały, że obniżenie stężenia lipidów w surowicy krwi pacjentów z miażdżycą i osteoporozą wpływa korzystnie nie tylko na naczynia, ale także na gęstość mineralną kości [12,13,14]. Z prac tych wynika, że normalizacja stężenia lipidów może zmniejszać ryzyko złamań osteoporotycznych. Badania te jednak nie dają odpowiedzi na pytanie, czy poprawa mineralizacji kości jest spowodowana samym tylko obniżeniem lipidów w surowicy krwi, czy też jest efektem nieznanego jeszcze, bezpośredniego działania statyn na kość. Przypuszcza się, że mechanizm korzystnego działania statyn w osteoporozie miałby polegać na hamowaniu syntezy mewalonianu, który ma wpływ na ekspresję genów niektórych białek uczestniczących w metabolizmie tkanki kostnej, np. białka BMP-2. Większość badanych statyn stymuluje proliferację osteoblastów w kulturach komórkowych oraz nasila apoptozę osteoklastów i w tym mechanizmie działania należy upatrywać ich korzystnego wpływu na tkankę kostną [18]. Obecnie prowadzone są badania nad wpływem innych leków hipolipemizujacych na gęstość mineralną kości, jednak wyniki tych prac są trudne do interpretacji ze względu na małą liczbę badanych pacjentów. Prace doświadczalne u zwierząt wskazują jednak, że obniżenie stężenia lipidów przez leki nie będące statynami działa korzystnie w osteoporozie indukowanej steroidami w tym samym stopniu co statytny [15]. Należy przypuszczać, że podobny efekt występuje także u ludzi. Bisfosfoniany, podstawowe leki w terapii osteoporozy, wpływają jednocześnie bardzo korzystnie na gospodarkę lipidową. Badania kliniczne wykazały, że zawierające azot aminobisfosfoniany (pamidronian i alendronian) redukują stężenie LDL i zwiększają stężenie HDL w surowicy krwi kobiet z osteoporozą pomenopauzalną [16]. Mechanizm działania hipolipemizującego tych leków polega prawdopodobnie na hamowaniu szlaku biosyntezy cholesterolu z acetylo-konenzymu A, jednak na innym etapie niż statyny [17] (Rycina 1). Być może efekt przeciwmiażdżycowy bisfosfonianów jest także związany z ich działaniem cytotoksycznym w stosunku do makrofagów, które biorą istotny udział w procesie tworzenia blaszki miażdżycowej. Aminobisfofoniany (alendronian, pamidronian i risedronian) nasilają apoptozę makrofagów poprzez hamowanie wewnątrzkomórkowej izoprenylacji białek sygnalizacyjnych, natomiast nie zawierające azotu bisfosfoniany takie jak klodronian, ulegają wewnątrzkomórkowej przemianie do cytotoksycznego adenozyno 5 (beta-gammadwuchlorometyleno) trójfosforanu [17,18]. statyny aminobisfosfoniany reduktaza syntetaza HMG Co - A Kwas mewalonowy Pirofosoran Farnezylu Rycina 1. Wpływ statyn i aminobifosfonianów na szlak -hydroksy- metyloglutarylokoenzym A (HMG Co-A) i prenylację białek (składników wewnątrzkomórkowych szlaków sygnalizacyjnych) Cummings i wsp. JAMA 2000; 283 (24): 3255 Pirofosforan geranylu Skwalen Cholesterol Prenylacja ELDáHN Osteoprotegeryna (OPG) - nowe ogniwo łączące osteoporozę i miażdżycę Identyfikacja systemu OPG/RANKL/RANK, jako ważnego mediatora osteoklastogenezy jest olbrzymim osiągnięciem w dziedzinie biologii kości. Zakończono w ten sposób długo trwające poszukiwania specyficznego czynnika produkowanego przez preosteoblasty, który jest niezbędny do rozwoju osteoklastów. Zgodnie z dotychczasową wiedzą na temat remodelingu kości, początkowy proces niszczenia tkanki kostnej powinien pozostawać pod kontrolą preosteoblastów, ponieważ kość musi ulec najpierw resorpcji, aby w jej miejsce mogła powstać nowa [19]. Osteoprotegeryna (OPG) jest rozpuszczalnym receptorem białkowym, należącym do rodziny receptorów czynników martwicy guza (TNF). Białko to produkowane jest przede wszystkim przez preosteoblasty, ale mrna dla OPG znaleziono także w układzie sercowo-naczyniowym (serce, naczynia tętnicze i żylne), a także w innych narządach takich jak płuca, nerki, wątroba, żołądek, jelita, mózg czy tarczyca [19,20]. Głównym działaniem biologicznym osteoprotegeryny jest ochrona kości poprzez 318

Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2003; 3 (54) Rycina 2. Rola układu OPG/RANKL/RANK w procesie osteoklastogenezy Khosla S. Endocrin. 2001; 142, 12: 5050-5055 preosteoblast preosteoklast RANK Rozpuszczalny RANKL RANK RANKL OPG 'RMU]Dá\ osteoklast 1LHGRMU]Dá\ osteoklast hamowanie osteoklastogenezy. Osteoprotegeryna uniemożliwia połączenie ligandu osteoprotegeryny RANKL z receptorem komórkowym RANK, który jest zlokalizowany na powierzchni osteoklastów. W ten sposób zahamowany zostaje proces dojrzewania osteoklastów i zmniejsza się resorpcja kości (Rycina 2) [21]. System OPG/RANKL/RANK odgrywa także kluczowa rolę w prawidłowym rozwoju i funkcjonowaniu układu immunologicznego [22]. Ligand osteoprotegeryny RANKL jest produkowany między innymi przez aktywowane limfocyty T. Limfocyty te odgrywają istotną rolę w etiopatogenezie miażdżycy, wysunięto zatem hipotezę, że ligand osteoprotegeryny i osteoprotegeryna mogą także być włączone w proces aterogenezy, przy czym mechanizm, poprzez który osteoprotegeryna działa ochronnie na naczynia tętnicze nie został jeszcze dokładnie poznany. Simonet i wsp. [20] stwierdzili zwiększoną ekspresję osteoprotegeryny w błonie środkowej dużych tętnic. Badania in vitro ujawniły zwiększoną produkcję tej cytokiny w komórkach mięśni gładkich naczyń tętniczych i w komórkach endotelium [23]. Co więcej, stwierdzono, że osteoprotegeryna hamuje apoptozę komórek endotelium, co wskazuje na jej istotne znaczenie w utrzymaniu integralności wewnętrznej powierzchni ściany naczynia [24]. O ochronnej roli osteoprotegeryny w stosunku do ściany tętnic świadczą wyniki badań prowadzonych na modelach zwierzęcych. U myszy, pozbawionych genu dla osteoprotegeryny, rozwinęła się ciężka osteoporoza z licznymi złamaniami i towarzyszącą hiperkalcemią, masywnymi zwapnieniami w ścianie naczyń tętniczych, tętniakami dużych tętnic i odcinkowym rozwarstwieniem aorty [25]. W badaniu histopatologicznym naczyń tętniczych tych zwierząt stwierdzono znaczną proliferację komórek błony środkowej i wewnętrznej. Badania prowadzone przez Price a i wsp. [26] wykazały, że podawanie szczurom osteoprotegeryny zapobiegało powstawaniu zwapnień w ścianach tętnic indukowanych za pomocą warfaryny lub witaminy D3 oraz zahamowało resorpcję kości wywołaną stosowaniem warfaryny. Wyniki tych badań wyraźnie potwierdzają istotne znaczenie osteoprotegeryny jako inhibitora resorpcji kości i jednocześnie czynnika zapobiegającego kalcyfikacji naczyń tętniczych. Badania prowadzone u ludzi wykazały dodatnią korelację pomiędzy stężeniem OPG a stopniem zawansowania choroby wieńcowej i śmiertelnością z powodu chorób układu sercowo-naczyniowego [27]. Przypuszcza się, że wzrost stężenia OPG w chorobach układu sercowo-naczyniowego jest następstwem mechanizmu kompensacyjnego w stosunku do nadmiernej produkcji RANKL przez aktywowane limfocyty T w zmienionych miażdżycowo naczyniach. Niektórzy autorzy uważają, że w tej sytuacji OPG może być pośrednim markerem kalcyfikacji naczyń [28]. Aktualnie prowadzone są próby zastosowania OPG w leczeniu chorób kości. Dobre efekty terapeutyczne zaobserwował Bekker i wsp. [29] u kobiet po menopauzie z szybkim obrotem kostnym, gdzie jednorazowa injekcja OPG w dawce 3mg/kg, spowodowała obniżenie stężenia biochemicznych markerów obrotu kostnego o 30-80%. Brak jest danych na temat wpływu terapii osteoprotegeryną na stan naczyń. Podsumowanie Badania ostatnich lat dostarczają coraz więcej danych potwierdzających istnienie związku pomiędzy chorobami układu sercowo-naczyniowego i osteoporozą. Uważa się, że istotnym ogniwem łączącym te schorzenia jest hiperlipdemia. Pewne znaczenie w patogenezie miażdżycy i osteoporozy może także odgrywać układ OPG/ RANKL/RANK. Poszukiwanie innych wspólnych czynników etiopatogenetycznych tych chorób jest nadal przedmiotem zainteresowania wielu badaczy. 319

Osteoporoza i miażdżyca Foltyn W. Piśmiennictwo 1. Laroche M, Pouilles JM, Ribot C, Bendayan P, Bernard H, Mazieres B. Comparison of the bone mineral content of the lower limbs in men with ischaemic atherosclerosis disease. Clin Rheumatol. 1994; 13: 61-64 2. Barengolts El, Berman M, Kukreja SC, Kouznetsova T, Lin C, Chomka EV. Osteoporosis and coronary atherosclerosis in asymptomatic postmenopausal women. Calcif Tissue Int. 1998; 62: 209-213 3. Browner WS, Seeley DF, Vogt TM, Cummingis SR. Nontrauma mortality in elderly women with low bone mineral density. Study of Osteoporotic Fractures Research Group. Lancet. 1991; 338: 355-238 4. Uyama O, Yoshimoto Y, Yamamoto Y, Kawai A. Bone changes and carotid atherosclerosis in postmenopausal women. Stoke. 1997; 28: 1730-1732 5. Parhami F, Morrow AD, Balucan J, Leitinger N, Watson AD, Tintut Y, Berliner JA, Demer LL. Lipid oxidation products have opposite effects on calcifying vascular cell and bone cell differentiation. A possible explanation for the paradox of arterial calcification in osteoporotic patients. Arterio Thromb Vasc Biol. 1997; 17: 680-687 6. Parhami F, Garfinkel A, Demer LL. Role of lipids in osteoprosis. Arterio Thromb Vasc Biol 2000;20:2346 7. Ginsberg B, van Haarlem LJM, Soute BAM, Ebberink RHM, Vermeer C. Characterization of GLA-containing protein from calcified human atherosclerotic plaques. Arteriosclerosis 1990; 10: 991-995 8. Bostrom K, Watson KE, Horn S, Wortham C, herman IM, Memer LL. Bone morphogenetic protein expression in human atherosclerotic lesions. J Clin Invest 1993; 91: 1800-1809 9. Giachelli CM, Bae N, AlmeidaM, Denhardt DT, Alpres CE, Swartc SM. Osteopontin is elevated during neointima in rat arteries and is a novel component of human atherosclerotic plaques. J Clin Invest 1993; 92: 1686-1696 10. Parhami F, Jackson SM, Le V, Balucan JP, Tintut Y, Territo M, Memer LL. Atherogenic diet and minimally oxidized low density lipoprotein inhibit osteogenic and promote adipogenic differentiation of marrow stromal cells. J Bone Min Res 1999; 14: 2067-2078 11. Rjavashisth TB, Yamada H, Mishra NK.Transcriptional activation of the macrophage-colony stimulating factor gene by minimally modified LDL. Involvement of nuclear factorkappa B. Arterio Thromb Vasc Biol. 1995; 15(10): 1591-1598. 12. Bauer DC, Mundy GR, Jamal SA. Statin use, bone mass and fracture analysis of two prospective studies. J Bone Min Res 1999; 14: S179 13. Meier CR, Schlienger RG, Kraenzlin ME, Schlegel B, Jick H. HMG-CoA reductase inhibitors and the risk of fractures. JAMA 2000;283:3205-3210 14. Chan KA, Andrade SE, Boles M, Buist DSM, Chase GA, Donahue JG, Goodman MJ, Gurwitz JH, LaCroix AZ, Plat R. Inhibitors of hydroxymethylglutaryl-coenzyme A reductase and risk of fracture among older women. Lancet 2000; 355: 2185-2188 15. Wang GJ, Chung KC, Shen WJ. Lipid clearing agents in steroid-induced osteoporosis. J Formos Med Assoc 1995;94: 589-592 16. Adami S, Braga V, Guidi G, Gatti D, Gerardi DA, Fracassi E. Chronic intraveous aminobisphosphonate therapy increases high-densisty lipoprotein cholesterol and decrease lowdensisty lipoprotein cholesterol. J Bone Min Res 2000; 15: 599-604 17. Cummings SR, Bauer DC. Do statins prevent both cardiovascular disease and fracture? JAMA 2000; 283: 3255-3257 18. Lehenkari PP, Kellinsalmi M, Napankangas JP, Ylitalo KV, Monkkonen J, Rogers MJ, Azhayev A, Vaananen HK, Hassinen IE. Further insight into mechanism of action of clodronate: inhibition of mitochondrial ADP/ATP translocase by a nonhydrolyzable, adenine-containing metabolite. Mol Pharmacol 2002; 61(5): 1255-1266 19. Khosla S. Minireview: The OPG/RANKL/RANK System. Endocrinology 2001; 142(12): 5050-5055 20. Simonet WS, Lacey DL, Dunstan CR, Kelly M, Chang MS, Luthy R. Osteoprotegerin: a novel secreted protein involved in the regulation of bone density. Cell 1997; 89: 309-319 21. Hofbauer LC, Khosla S, Dunstan CR. The roles of osteoprotegerin and osteoprotegerin ligand in the paracrine regulation of bone resorption. J Bone Mienr Res. 2000; 15: 2-12 22. Kong YY, Yoshida H, Sarosi I, Tan HL, Timms E, Capparelli C, Morony S, Oliveira-dos-Santos AJ, Van G. OPGL is a key regulator of osteoclastogenesis, lymphocyte development and lymph-node organogenesis. Nature 1999; 397: 315-323 23. Hofnauer LC, ShuiC, Riggs BL, Dunstan CR, Spelsberg TC, O Brien T, Khosla S. Effects of immunosupressants on receptor activator of NFkB ligand and osteoprotegerin production by human osteoblastic and coronary artery smooth muscle cells. Biochem Biophys res Commun 2001; 280: 334-339 24. Malyankar UM, Scatena M, Suchland KL, Yun TJ, Clark EA, Giachelli CM. Osteoprotegerin is an αvβ3-induced, NFkBdependent survival factor for endothelial cells. J Biol Chem 2000; 275: 20959-20962 25. Bucay N, Sarosi I, Dunstan CR, Morony S, Tarpley J, Capparelli C, Scully S, Tan HL, Xu W,Lacey DL, Boule WJ, Simonet WS. Osteoprotegerin-deficient mice develop early onset osteoporosis and arterial calcification. Genes Dev 1998; 12: 1260-1268 26. Price PA, June H, Buckley J, Williamson M. Osteoprotegerin inhibits artery calcification induced by warfarin and by vitamin D. Arterio Thromb Vasc Biol. 2001; 21: 1610 27. Jono S, Ikari Y, Shioi A, Mori K, Miki T, Hara K, Nishizawa Y. Serum osteoprotegerin levels are associated with the presence and severity of coronary artery disease. Circulation 2002; 106: 1192 28. Browner WS, Lui LY, Cummings SR. Associations of serum osteoprotegerin levels with diabetes, stroke, bone density, fractures, and mortality in elderly women. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88(1): 60-72. 29. Bekker PJ, Holloway D, Nakanishi A, Arrigi M, Leese PT, Dunstan CR. The effect of a single dose of osteoprotegrin in postmenopausal women. J Bone miner Res 2001; 16: 348-360 320

/ REVIEWS Genetics of osteoporosis Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 54; Numer/Number 3/2003 ISSN 0423-104X Waldemar Misiorowski Department of Endocrinology, Medical Center of Postgraduate Education Summary The genetic factors play an important role in pathogenesis of osteoporosis. The hip fracture in mother is considered as an important risk factor for osteoporotic fractures in her daughter. These consistent data are based mainly on observational and epidemiologic studies, but so far little is known about precise genetic mechanisms regulating bone mineral density (BMD) or contributing to the pathogenesis of osteoporotic fractures itself. Genetic factors determinate lumbar spine and hip BMD in 70 85% and peripheral skeleton BMD in 50 60% approximately, however inheritance contribute to osteoporotic fractures risk in some 25 35%, as shown in twin studies. Occasionally, the rare metabolic bone diseases manifested as extreme bone fragility (ie. ostegenesis imperfecta or osteoporosis pseudoglioma sydrome), can occur as the result of mutation in a single gene. It looks probably, that functional polymorphism of at least some of these genes can participate in BMD values across different healthy populations. However, the complete phenotype of the bone mass is determined by the combined effects of several genes and environmental influences. Genomewide linkage studies have identified various loci on chromosomes that shown definite or probable linkage to BMD or fracture risk, however the causative genes remain to be identified. A functional polymorphism affecting a promoter of collagen type 1 (COLLIA-1) gene has been identified to predict osteoporotic fractures independently of bone mass. Polymorphism of vitamin D receptor, estradiol receptor, TGFβ and other genes have been associated with bone mass in several studies. From a clinical standpoint, advances in knowledge about the genetic basis of osteoporosis offer the prospect of developing genetic markers for the assessment of fracture risk and could help to design a new drugs for the prevention and treatment of bone diseases. Genetyczne uwarunkowania osteoporozy Waldemar Misiorowski Klinika Endokrynologii CMKP w Warszawie Streszczenie Rola dziedziczności w patogenezie osteoporozy nie budzi obecnie wątpliwości i złamanie szyjki kości udowej u matki uważane jest za samodzielny, niezależny czynnik ryzyka takiego złamania u córki. Wiedza ta opiera się jednak głównie na wynikach badań obserwacyjnych czy epidemiologicznych, podczas gdy szczegółowa znajomość mechanizmów genetycznych, leżących u podstaw kształtowania się masy kostnej lub determinujących ryzyko złamań pozostaje znaczniej mniej poznana. Uważa się, że dziedziczność warunkuje wielkość gęstości mineralnej kości (BMD) szkieletu osiowego i bliższych nasad kości udowych w 70 85%, a szkieletu obwodowego w 50 60%, natomiast udział czynników genetycznych w patogenezie złamań osteoporotycznych jest potwierdzony i w oparciu o badania bliźniąt szacowany na 25 do 35% ryzyka. Mutacja pojedynczego genu leży u podłoża szeregu rzadkich, pierwotnie warunkowanych genetycznie zespołów chorobowych (np. osteogenesis imperfecta czy zespół osteoporoza pseudoglioma), w których łamliwość kości jest objawem wiodącym. Przypuszcza się, że polimorfizm przynajmniej niektórych z genów, których mutacje wywołują choroby kości, może mieć udział w kształtowaniu się BMD w zdrowej populacji. Mechanizm genetycznej kontroli masy kostnej jest jednak złożony i uczestniczy w nim wiele genów. W badaniach nad rozpoznaniem ludzkiego genomu zidentyfikowano szereg miejsc chromosomowych, wykazujących związki z BMD lub zagrożeniem złamaniami. Typuje się wreszcie konkretne geny, których polimorfizm wiąże się z ryzykiem wystąpienia osteoporozy. Zmienność promotora genu kolagenu typu 1 (COLIA-1) została określona w oparciu o badania populacyjne jako samodzielny, niezależny od masy kostnej, czynnik ryzyka złamań osteoporotycznych. Przedmiotem podobnych badań jest polimorfizm genów receptora witaminy D, receptora estradiolu, TGFβ i innych. Poznanie genetycznych uwarunkowań osteoporozy może mieć w przyszłości istotne znaczenie zarówno w diagnostyce jak i leczeniu tej choroby. Dr Waldemar Misiorowski Klinika Endokrynologii CMKP Szpital Bielański, ul. Cegłowska 80 01-809 Warszawa 321

Genetyczne uwarunkowania osteoporozy Misiorowski W. Dziedziczne uwarunkowanie skłonności do osteoporozy i złamań kości nie budzi obecnie wątpliwości. Od dawna identyfikuje się rodziny, u członków których złamania osteoporotyczne występują częściej i w młodszym wieku. Dokonane złamanie szyjki kości udowej u matki stanowi udokumentowany, niezależny czynnik ryzyka takiego samego złamania u córki. Badania obserwacyjne, przeprowadzone na bliźniętach oraz na członkach wyselekcjonowanych rodzin potwierdziły silny udział czynników genetycznych w kształtowaniu się szczytowej masy kostnej, geometrii układu szkieletowego oraz aktywności obrotu metabolicznego kości od czynników genetycznych [1,4]. Kontrola genetyczna obejmuje także sekrecję i metabolizm hormonów kalciotropowych: PTH i 1,25(OH) 2 D 3 [5]. Genetycznie uwarunkowane wdają się także być takie pozakostne czynniki ryzyka złamań osteoporotycznych jak BMI, wiek menarche czy menopauzy [6,7]. Chociaż wydaje się, że wpływ na powyższe czynniki powinien warunkować również genetyczną kontrolę utraty masy kostnej, to wyniki obserwacji prospektywnych są rozbieżne. Z jednej strony badania nad różnym tempem utraty masy kostnej przez kobiety w okresie okołomenopauzalnym nie znajdują potwierdzenia przyczyn tej zmienności w czynnikach środowiskowych [8,9]. Jednocześnie Christian i wsp. nie wykazali istotnej roli czynnika genetycznego w regulacji tempa utraty masy kostnej kości promieniowej u starzejących się mężczyzn [10]. Natomiast udział czynników genetycznych w patogenezie złamań osteoporotycznych jest potwierdzony i w oparciu o badania bliźniąt szacowany na 25 do 35% ryzyka. Ten wyraźnie mniejszy wpływ dziedziczności na ryzyko złamań niż na wskaźniki fenotypowe szkieletu dowodzi znaczenia pozakostnych czynników ryzyka złamań, przede wszystkim warunkujących skłonność do upadków (zaburzenia równowagi, widzenia itp.) [11-14]. Istnieją wszakże rzadkie zespoły chorobowe, pierwotnie warunkowane genetycznie, w których łamliwość kości jest wiodącym objawem: osteogenesis imperfecta, powodowana przez mutacje genu dla kolagenu typu I [15] czy zespół osteoporoza pseudoglioma [mutacje genu receptora lipoproteinowego 5 (LRP 5)] [16]. Niezależnie od bogatej dokumentacji obserwacyjnej, znacznie mniej wiadomo na temat konkretnych genów czy grup alleli odpowiedzialnych za kontrolę masy kostnej, czy ryzyko złamań [17]. W różnego typu badaniach genetycznych, prowadzonych zarówno u ludzi szczególnie u bliźniąt lub u bliskich krewnych, a także na zwierzętach eksperymentalnych próbuje się: identyfikować poszczególne geny lub miejsca chromosomowe (loci), odpowiedzialne za monogenetyczne choroby metaboliczne kości (rzadkie) określać regiony chromosomów zawierające geny, uczestniczące w kontroli fenotypowych cech układu kostnego, takich jak masa kostna czy geometria szkieletu (quantitative trait loci, QTL) Przez wiele lat podstawą do badań nad dziedziczeniem cech złożonych były badania na zwierzętach. Ostatnie lata przyniosły szereg informacji określających miejsca chromosomowe uczestniczące w regulacji gęstości mineralnej kości u myszy [18]. Krzyżowanie laboratoryjnych szczepów, charakteryzujących się wysoką i niską masą kostną, a następnie obserwacja rozszczepiania się tych cech w kolejnych pokoleniach dostarczają obfitego materiału do analizy genomicznej i identyfikacji interesujących grup alleli. Pomimo wielkich zalet tego typu badań: stabilności środowiska zewnętrznego, dużego materiału porównawczego, umożliwiającego osiąganie wysokiej siły statystycznej, a także możliwości subtelnego wzmacniania mapowania interesujących miejsc genowych poprzez wsobne krzyżowanie grup zwierząt o szczególnie interesującym fenotypie, coraz silniej podnosi się fakt, że genu regulujące BMD u myszy nie koniecznie muszą być tymi samymi co u człowieka [18]. Monogenetyczne choroby metaboliczne kości. (Tabela 1) W ciągu ostatnich lat dokonał się spektakularny postęp w identyfikacji genów odpowiedzialnych za rzadkie, uwarunkowane genetycznie choroby kości. Inaktywujące (recesywne) mutacje genu LRP-5 powodują zespół osteoporoza - pseudoglioma [16], natomiast aktywująca mutacja LRP-5 odpowiada za autosomalnie dominujące dziedziczenie wysokiej masy kostnej [19]. Mutacje w obrębie genu transfomującego czynnika wzrostowego β1 (TGFβ-1) powodują chorobę Camurati- Engelmanna, charakteryzującą się zmianami osteosklerotycznymi w nasadach kości długich i przedwczesnym zarastaniem nasad [20], zaś mutacje genu SOST i otoczenia regulacyjnego tego genu zidentyfikowano jako przyczynę stwardniającej dysplazji kości i choroby Van Buchema [21]. Inaktywująca mutacja genu TCIRG1, kodującego podjednostkę pompy protonowej osteoklasta, stanowi przyczynę dziedziczonej autosomalnie recesywnie osteopetrozy [22], zaś genu CLCN7, kodującego kanał chlorowy osteoklasta ciężkiej dziecięcej osteopetrozy [23]. Szczególna postać heterozygotycznej mutacji tego genu jest także przyczyną autosomalnie dominujacej osteopetrozy (choroba Albers-Schönberga), chociaż większość haploidalnych uszkodzeń tego genu pozostaje bez widocznego wpływu na fenotyp kości [23]. Przypuszcza się, że polimorfizm przynajmniej niektórych z genów, których mutacje wywołują 322

Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2003; 3 (54) Tab. 1 Rzadkie choroby metaboliczne kości o zidentyfikowanym uwarunkowaniu genetycznym OMIM, Online Mendelian Inheritance in Man (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/) Choroba Locus Gen Osteopetroza/ kwasica cewkowa Osteopetroza, autosomalnie recesywna Osteopetroza, autosomalnie dominująca Osteopetroza, autosomalnie recesywna Osteoporoza pseudoglioma Wysoka masa kostna Piknodysostoza Choroba Camurati Engelmana Stwardniająca dysplazja kości/choroba Van Buchema 8q22 11q12 16p13 16p13 11q12 11q12 1q21 9q13 17q12 Anhydraza węglanowa II TCIRG1 CLCN7 CLCN7 LRP-5 LRP-5 Katepsyna K TGFβ1 SOST choroby kości, może mieć udział w kształtowaniu się BMD w zdrowej populacji np. polimorfizm genu TGFβ-1 wiąże się z niskim BMD i wzrostem ryzyka złamań [24,25]. Wykazano również związki polimorfizmu w obrębie regionu chromosomalnego 11q12-13 (zawierającego zarówno gen LRP-5 jak TCIRG1) z gęstością mineralną kości u sióstr [26]. Genetyczna kontrola masy kostnej i geometrii szkieletu. Badania prowadzone na parach rodzeństwa lub większych grupach bliskich krewnych z rodzin obciążonych występowaniem osteoporozy umożliwiły indentyfikację licznych miejsc chromosomowych, wiązanych z wielkością BMD. Devoto et al. [27,28] w badaniach genomów par sióstr z genetycznym ryzykiem osteoporozy określili miejsca: 1p36, 2p23-p24 i 4q32-34 jako wykazujące pewne lub prawdopodobne powiązanie z masą kostną kręgosłupa i szyjki kości udowej. Podobnie Niu et al. [29] wykazali związek regionu 2p23-24 z regulacją BMD kości promieniowej. Koller et. al. w badaniach nad genomami 875 zdrowych kobiet sióstr pochodzących z 72 rodzin (białych i Afro- Amerykanek) wykazali z kolei silny związek miejsc genowych 1q21-23 z BMD trzonów kręgowych [30], oraz 5q33-35 z BMD szyjki kości udowej. Ten sam autor wskazuje również na potencjalną rolę regionu kandydackiego 11q12-13 (locus pseudoglioma/ osteopetroza) w regulacji BMD [26]. Badania przeprowadzone na tej samej populacji umożliwiły również identyfikację miejsc chromosomowych wiązanych z rożnymi aspektami geometrii szyjki kości udowej [31]. Niezależnie od wyników przedstawionych badań, gen odpowiadający bezpośrednio za kształtowanie się szczytowej masy kostnej nadal pozostaje nieznany. Podobne badania prowadzone są na zwierzętach laboratoryjnych, przede wszystkim na myszach ze szczepów wsobnych, z uwarunkowaną genetycznie niską lub wysoką masą kostną. U osobników z kolejnych pokoleń można śledzić związki wydzielonych fragmentów genowych z masą kostną [32]. Obecnie miejsca genowe, wykazujące związek z BMD zidentyfikowano w prawie wszystkich mysich chromosomach. Część z tych fragmentów genowych pozostaje identyczna u wszystkich szczepów i ras mysich, co może wskazywać na ich rolę w regulacji masy kostnej również u innych gatunków [32]. Szczegółowe mapowanie prawdopodobnych regionów na chromosomach i identyfikacja konkretnych genów może w przyszłości pozwolić nie tylko na określenie, które z genowych regulatorów masy kostnej u myszy pełnią taką samą rolę u człowieka, ale także lepiej poznać znaczenie biologiczne polimorfizmu tych genów. Geny kandydackie w osteoporozie. Inny typ badań nad udziałem czynników dziedzicznych w patogenezie osteoporozy (i innych chorób metabolicznych kości) stanowi typowanie tzw. genów kandydackich (candidate gens). Celem tego typu badań jest identyfikacja wpływu polimorfizmu czy mutacji konkretnych genów lub związanych z nimi alleli na BMD lub ryzyko złamań określana w badaniach populacyjnych lub typu case-control. Podstawą do wyboru potencjalnych genów kandydackich jest udokumentowanie ich biologicznej roli w regulacji metabolizmu kostnego lub aktywności komórek kostnych. Podstawowym ograniczeniem badań nad genami kandydackimi jest możliwość uzyskiwania wyników fałszywie pozytywnych (lub fałszywie negatywnych) w wyniku stratyfikacji cech genetycznych w różnych populacjach. Co więcej, wykazanie statystycznego związku pomiędzy występowaniem genu kandydackiego a masą kostną nie musi oznaczać rzeczywistego związku przyczynowo skutkowego, a jedynie usytuowanie badanego genu w bezpośrednim sąsiedztwie w tym samym chromosomie, co gen rzeczywiście odpowiedzialny za obserwowany efekt. Geny położone w pobliżu siebie wykazują skłonność do łącznego dziedziczenia w kolejnych pokoleniach (linkage disequilibrium, LD) [34]. Badania nad genami kandydującymi w patogenezie osteoporozy koncentrują się przede wszystkim na cytokinach i czynnikach wzrostowych, które wpływają na obrót metaboliczny kości, genach kodujących składniki macierzy kostnej oraz receptory dla hormonów kalciotropowych. Dotychczas najwięcej badań poświęcono roli polimorfizmu genów dla kolagenu typu I (COLIA1; COLIA2), 323

Genetyczne uwarunkowania osteoporozy Misiorowski W. receptora witaminy D (VDR), receptora α estradiolu (ERα) oraz transfomującego czynnika wzrostowego β (TGFβ-1). Kolagen typu I (COLIA1 i COLIA2) Geny kodujące kolagen typu I (COLIA1 i COLIA2) wydają się odgrywać bardzo ważną rolę w patogenezie osteoporozy. Opisany po raz pierwszy przez Granta i wsp. [35] polimorfizm miejsca wiążącego czynnik transkrypcyjny Sp1 w obrębie pierwszego intronu genu COLIA1 wykazuje w badaniach populacyjnych korelację z masą kostną i ryzykiem złamań osteoporotycznych, a także z innymi czynnikami fenotypowymi wiążącymi się z osteoporozą, jak tempo pomenopauzalnego ubytku masy kostnej [8,36], geometria szyjki kości udowej [37] i odpowiedź na leczenie etidronianem [38]. Meta-analiza badań przeprowadzonych na różnych populacjach powiązała występowanie kopii s allela ze spadkiem BMD Z score o 0,15 SD, oraz wzrostem ryzyka złamań o 62% [39]. Istnieje znaczące zróżnicowanie etniczne występowania polimorfizmu alleli COLIA1 Sp1 jest on częsty w populacji kaukaskiej, rzadki u rasy czarnej [40]. Badane są mechanizmy molekularne wpływu polimorfizmu Sp1 na predyspozycje do osteoporozy. Większa zdolność wiązania czynnika Sp1 przez allel s powoduje u osobników heterozygotycznych nasilenie jego transkrypcji, a w konsekwencji dysproporcję w syntezie łańcuchów α 1 i α 2 kolagenu. Zwiększona synteza łańcuchów α 1 przez heterozygoty Ss prowadzi w konsekwencji do powstawania homotrimerów α 1 kolagenu typu I, zaś stopień uwapnienia kości jest mniejszy, podobnie jak jej wytrzymałość mechaniczna [39]. Pomimo opisania kolejnych dwóch form polimorfizmu promotora genu COLIA1, wydaje się, że to właśnie polimorfizm Sp1 odpowiada za odporność mechaniczną kości [41,42]. Polimorfizm Sp1 wydaje się więc stanowić nowy, niezależny od BMD, czynnik ryzyka złamań osteoporotycznych, którego oznaczanie wraz z BMD może w przyszłości ułatwić ocenę zagrożeń i podejmowanie decyzji terapeutycznych [43]. Receptor witaminy D (VDR). Witamina D wywiera swoje kluczowe działanie na homeostazę wapniową, wzrost i różnicowanie się komórek kostnych, wchłanianie jelitowe wapnia i sekrecję PTH poprzez specyficzne receptory. Już w 1994 r Morrison [44] zidentyfikował trzy pierwsze, częste formy polimorfizmu regionu 3 genu VDR, znajdującego się pomiędzy 8 i 9 jego eksonem, rozpoznawane z zastosowaniem enzymów restrykcyjnych BsmI, ApaI i TaqI. Wkrótce powiązano je z aktywnością kościotworzenia oraz masą kostną, jednak dalsze badania dały wyniki sprzeczne. Opublikowana w 1996 r. meta-analiza wyników tych badań wskazała na słaby związek genotypu VDR z gęstością mineralną kości, szacując jego wpływ na Z score w granicach 0.15 0.20 SD [45], zaś nowsze badania prowadzone w populacjach rodzinnych wpływu tego w ogóle nie potwierdzają [46]. Równie sprzeczne są wyniki badań nad związkiem polimorfizmu BsmI-ApaI-TaqI z bezpośrednim ryzykiem złamań [47,48]. Dalsze badania uwidoczniły kolejne, złożone formy polimorfizmu genu VDR. W obrębie eksonu 2 opisano dodatkowe miejsce startowe, powodujące powstawanie izoformy VDR krótszej o trzy aminokwasy, nie wiadomo jednak jakie to ma znaczenie dla czynności receptora [49]. U Japończyków znaleziono polimorfizm miejsca wiążącego czynnik transkrypcyjny Cdx-2 w obrębie promotora genu VDR, powiązany z wielkością BMD w tej populacji. Badania in vitro polimorfizmu Cdx-2 wydają się potwierdzać jego znaczenie czynnościowe, gdyż m.in. moduluje zdolność genu do ekspresji [50]. Podsumowując, odkryto szereg form polimorfizmu genu VDR i próbuje się je wiązać ze zmianami masy kostnej lub ryzykiem złamań. Mechanizm, w jakim allele VDR wpływają na BMD pozostaje nieznany, wydaje się ponadto, że może być on modyfikowany przez podaż wapnia i witaminy D [51]. Gen receptora α estradiolu (ERα). Wobec znanej zależności pomiędzy niedoborem estrogenów a rozwojem osteoporozy, potencjalna podobna rola polimorfizmu genu receptora α dla estradiolu (ERα) staje się oczywista. Badania populacyjne przeprowadzone w USA, Europie i Japonii wykazują silny związek polimorfizmu promotora [52] oraz poszczególnych haplotypów (PvuII; XbaI) pierwszego intronu genu ERα z gęstością mineralna kości [53], a co ciekawe, również z wiekiem wystąpienia menopauzy [54]. Nieznany jest jednak rzeczywisty mechanizm molekularny wpływu polimorfizmu genu ERα na masę kostną. Transformujący czynnik wzrostowy β (TGFβ). Podobnie, niejasny pozostaje mechanizm wpływu polimorfizmu genu dla transfomującego czynnika wzrostowego β. Niewątpliwą rolę TGFβ-1 w biologii kości potwierdza rozpoznanie mutacji tego genu jako przyczyny stwardniającej dysplazji kości Camurati-Engelmanna [20]. Obecnie zidentyfikowano szereg form polimorficznych genu dla TGFβ- 1, wiązanych ze zmianami BMD, ryzyka złamań osteoporotycznych, aktywności markerów obrotu kostnego i stężeń krążącego TGFβ-1 [24]. Polimorfizm w obrębie eksonu 1, powodujący zamianę leucyny na prolinę w peptydzie sygnałowym wykazuje związek z BMD i stężeniem TGFβ [24], znajduje się jednak w obrębie linkage disequilibrium z opisywanym również polimorfizmem promotora [55]. Pozostaje więc niejasne, czy opisywana 324

Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2003; 3 (54) zależność jest wynikiem polimorfizmu jednostki regulacyjnej, eksonowej, czy obu łącznie. Opisano również inne formy polimorfizmu genu TGFβ-1, m.in. w obrębie eksonu 5 [25]. W podsumowaniu, istnieje szereg danych wskazujących na istotną rolę genu TGFβ-1 w regulacji masy kostnej, jednak mechanizm tego działania pozostaje nieznany. Inne geny. Pojedyncze doniesienia wiążą kontrolę masy kostnej i ryzyko złamań osteoporotycznych z polimorfizmem innych genów [17]. Opisano związek pomiędzy złożonym polimorfizmem promotora genu interleukiny 6 (IL-6) a masą kostna i aktywnością obrotu metabolicznego kości [56]. Wykazano związek występowania ApoE4, polimorficznej formy allela apolipoproteiny E, z niską masą kostną u Japonek [57], oraz z niezależnym od BMD wzrostem ryzyka złamań osteoporotyczynych u kobiet w USA [58]. Mechanizm molekularny wpływu genu ApoE na rozwój osteoporozy pozostaje nieznany, rozważany jest jednak wpływ ApoE na hydroksylację osteokalcyny (Bone Gla-protein, BGP), który miałby być niezależny od transportu witaminy K. Postuluje się również istnienie szeregu innych genów kandydackich. Implikacje kliniczne. Poznanie genetycznych uwarunkowań osteoporozy może mieć w przyszłości istotne znaczenie zarówno w diagnostyce jak i leczeniu tej choroby. Zarówno geny, jak i ich produkty, aktywnie wpływające na kształtowanie się masy kostnej i na ryzyko złamań osteoporotycznych stanowią interesujący cel dla opracowywania nowych leków. Już obecnie niektóre mutacje genowe (SOST, LRP-5), odpowiedzialne za patogenezę monogenetycznych chorób metabolicznych kości, budzą zainteresowanie kompanii farmaceutycznych syntezą substancji aktywnie wpływających na metabolizm kostny. Bliższe wydaje się zastosowanie wskaźników genetycznych w celu oceny indywidualnego ryzyka złamań. Wiadomo obecnie, że powszechnie stosowane kryterium densytometryczne rozpoznania osteoporozy identyfikuje jedynie część populacji zagrożonej złamaniami kości. Wskaźniki genetyczne łamliwości kości, oznaczane w uzupełnieniu do oceny gęstości mineralnej mogą ułatwić podejmowanie decyzji terapeutycznych, szczególnie w zakresie zapobiegania osteoporozie. Największe nadzieje rodzi tu możliwość identyfikacji polimorfizmu COLIA1 Sp1, który wydaje się stanowić samodzielny, niezależny od masy kostnej, czynnik ryzyka złamań [43]. Ocena wskaźników genetycznych może także w przyszłości służyć przewidywaniu odpowiedzi na leczenie, oraz ryzyka wystąpienia działań niepożądanych [38]. Wobec coraz szerszego stosowania metod genetycznych w strategii i taktyce postępowania w onkologii [59], badania genetyczne rodzą wielkie nadzieje w doskonaleniu diagnostyki i farmakoterapii chorób metabolicznych kości. Piśmiennictwo 1. Arden NK, Baker J, Hog C et al. 1996 The heritability of bone mineral density, utrasound of the calcaneus and hip axis length: a study of postmenopausal twins. J Bone Miner Res 11: 530 534 2. Pocock NA, Eisman JA, Hooper JL et al. 1987 Genetis determinanats od bone mass in adults: w twin study. J Clin Invest 80: 706 710 3. Gueguen R, Jouanny P, Guillemin F et al. 1995 Segregation analysis and variance components analysis of bone mineral density in healthy families. J Bone Miner Res 12: 2017 2022 4. Slemenda CW, Turner CH, Peacocj M. i wsp. The genetics of proximal femur geometry, distribution of bone mass and bone mineral density. Osteoporosis Int 6: 178 182 5. Hunter D, de Lange M, Snieder H et al. 2001 Genetic contribution to bone metabolism, calcium excretion, and vitamin D and parathyroid hormone regulation. J Bone Miner Res 16: 371 378 6. Kaprio J, Rimpela A, Winter T et al. 1995 Common genetic influences on BMI and age at menarche. Hum Biol 67: 739 753 7. Snieder H, MacGregor AJ, Spector TD 1998 Gens control the cessation of a womens s reproductive life: a twin study of hysterectomy and age et menopause. J Clin Endocrinol Metab 83: 1875 1880 8. MacDonald HM, McGuigan FEA, New S.A. et al. 2001 COLIA 1 Sp 1 polymorphism predicts early perimenopausal spinal bone loss. J Bone Miner Res 16: 1634 1641 9. Kelly PJ, Nguyen T, Hopper J et al. 1993 Changes in axial bone density with age: a twin study. J Bone Miner Res 8: 11 17 10. Christian JC, Yu P, Slemenda CW et al. 1989 Heritability of bone mass: a longitudal study in aging male twins. Am J Hum Genet 44: 429 433 11. Torgerson DJ, Campbell MK, Thomas RE et al. 1996 Prediction of perimenopausal fractures by bone mineral denisty and other risk factors. J Bone Miner Res 11: 293 297 12. Cummings SR, Nevitt MC, Browner WS et al. 1995 Risk factors for hip fracture in white women. Study of Osteoporotic Fractures Research Group. N Engl J Med 332: 767 773 13. Deng HW, Chen WM, Recker S et al. 2000 Genetic determination of Colles fracture and differential bone mass in women wih and without Colles fracture. J Bone Miner Res 15: 1243 1252 14. MacGregor AJ, Snieder H, Spector TD 2000 Genetic factors and osteoporotic fractures in elderly people. B M J 320: 1669 1670 15. Rowe DW 1991 Osteogenesis imperfecta. W: Heersche JNM, Kanis JA (red.) Bone and mineral research. Amsterdam: Elsvier; 209 241 16. Gong Y, Slee RB, Fukai N et al., The Osteoporosis- Pseudoglioma Syndrome Collaborative Group. 2001 LDL receptor-related protein 5 (LRP5) affects bone accrual and eye development. Cell 107: 513 523 17. Stewart TL, Ralston SH 2000 Role of genetics factors in the pathogenesis of osteporosis. J Endcrinol 166: 235 245 18. Klein OF, Carlos AS, Vartanian KA et al. 2001 Confirmation and fine mapping of chromosomal regions influencing peak bone mass in mice. J Bone Miner Res 16: 1953 1961 19. Little RD, Carulli IP, Del Mastro RG et al. 2002 A mutation in the LDL receptor-related protein 5 gene results in the autosomal dominant high-bone mass trait, Am J Hum Genet 70: 11 19 325

Genetyczne uwarunkowania osteoporozy Misiorowski W. 20. Janssens K, Gershoni-Baruch R, Guanabens.N et al. 2000 Mutations in the latency-associated peptide of TGFβ-1 cause Camurati-Engelmann disease. Nat Genet 26: 19 21. Balemans W, Patel N, Ebeling M. et al. 2002 Identyfication of 52 kb deletion downstream of the SOST gene in patients with van Buchem disease. J Med Genet 39: 91 97 22. Frattini A, Orchard PJ, Sobacchi C et al. 2000 Defects in TCIRG1 subunit of the vacuolar proton pump are responsible of human autosomal recessive osteopetrosis. Nat Genet 25: 343 246 23. Cleiren E, Benichou O, Van Hul E et al. 2001 Albers- Schonberg disease (autosomal dominant osteopetrosis, type II) results from mutation in the CICN7 cloride channel gene. Hum Mol Gen 10: 2161 2867 24. Yamada Y, Miyauchi A, Goto J et al. 1998 Association of a polymorphism of the transforming growth factor-β1 gene with genetic susceptibility to osteoporosis in postmenopausal Japanese women. J Bone Miner Res 13: 1569 1576 25. Langdahl BL, Knudsen JY, Jensen HK et al. 1997 A sequence variation: 713-8delC in the transforming growth factor-β 1 gene has higher prevalence in ossteoporotic women than in normal women and is associated with very low bone mass in osteoporotic women and increased bone turnover in both osteoporotic and normal women. Bone 20: 289 294 26. Koller DL, Rodriguez LA, Christian JC et al. 1999 Linkage of a QTL contributing to normal variation in bone mineral density to chromosome 11q12 13. J Bone Miner Res 13: 1903 1908 27. Devoto M., Shimoya K, Caminis J et al. 1998 First-stage autosomal genome screen in extended pedigrees suggest genes predisposing to low bone mineral density on chromosomes 1p, 2p and 4q. Eur J Hum Genet 6: 151 157 28. Devoto M, Specchia C, Li HH et al. 2001 Variance component linkage analysis indicates a QTL for femoral neck bone mineral density on chromosome 1p36. Hum Mol Genet 10: 2447 22452 29. Niu T, Chen. Cordell H et al. 1999 A genome-wide scan for loci linked to forearm bone mineral density. Hum Genet 104: 226 233 30. Koller DL, Econs MJ, Morin PA et al. 2000 Genome screening for QTLs contributing to normal variation in normal bone mineral density and osteoporosis. J Clin Endocrinol Metab 85: 3116 3120 31. Koller DL, Liu G, Econs MJ et al. 2001 Genome screening for quantitative trait loci underlying normal variation in femoral structure. J Bone Miner Res 16: 985 991 32. Beamer WG, Shultz KL, Churchill GA et al. 1999 Quantitative trait loci for bone density in C57BL/6J and CAST/Eij inbred mice. Mamm Genome 10: 1043 1049 33. Benes H, Weinstein RS, Zheng W et al. 2000 Chromosomal mapping of osteopenia-associated quantitative trait loci using closely related mouse strains. J Bone Miner Res 15: 626 633 34. Reich DE, Cargill M, Bolk S et al. 2001 Linkage disequilibrium in the human genome. Nature 411: 199 204 35. Grant SFA, Reid DM, Blake G et al. 1996 Reduced bone density and osteoporosis associated with polymorphic Sp1 site in the collagen type I α1 gene. Nat Genet 14: 203 205 36. Harris SS, Patel MS, Cole DE et al. 2000 Association of the collagen type I α 1 Sp1 polymorphism with five-years rates of bone loss in older adults. Calcif Tissue Int 66: 268-271 37. Qureshi AM, McGuigan FE, Seymour DG et al. 2001 Association between COLIA1 Sp1 alleles and femoral neck geometry. Calcif Tissue Int 69: 67 72 38. Quareshi AM, Fogelman I, Grant SFA et al. 2002 Polymorphism of the COLIA1 gene predict BMD response to cyclical etidronate therapy. Calcif Tissue Int 70: 158 163 39. Mann V, Hobston EE, Li B et al. 2001 A COLIA1 Sp1 binding site polymorphism predisposes to osteoporotic fractures by affecting bone density and quality. J Clin Invest 107: 899 907 40. Beavan S, Prentice A, Dibba B et al. 1998 Polymorphism of the collagen type I α 1 gene and ethnic differences in hipfracture rates. N Engl J Med 339: 351 352 41. McGuigan FE, Reid DM, Ralston SH. 2000 Susceptibility to osteoporotic fracture is determined by allelic variation at the Sp1 site, rather than other polymorphic sites, at the COLIA1 locus. Osteoporosis Int 11: 338 343 42. Garcia-Giralt N, Nogues X, Enjuanes A et al. 2002 Two new single nucleotide polymorphism in the COLIA1 upstream regulatory region and their relationship with bone mineral density. J Bone Miner Res 17: 384 393 43. McGuigan FE, Armbrecht G, Smith R et al. 2001 Prediction of osteoporotic fractures by bone densitometry and COLIA1 genotyping: a prospective, population-based study in men and women. Osteoporosis Int 12: 91 96 44. Morrison NA, Qi JC, Tokita A et al. 1994 Prediction of bone density from vitamin D receptor allels. Nature 367: 284 287 45. Cooper GS, Umbach DM. 1996 Are vitamin D receptor polymorphism associated with bone mineral density? A meta analysis. J Bone Miner Res 11: 1841 1849 46. Zee RY, Myers RH, Hannan MT et al. 2000 Absence of linkage for bone mineral density to chromosome 12q12-14 in the region of the vitamin D receptor gene. Calcif Tissue Int 67: 434 439 47. Uitterlinden AG, Weel AE, Burger H et al. 2001 Interaction between the vitamin D receptor gene and collagen type Iα1 gene in susceptibility for fracture. J Bone Miner Res 16: 379 385 48. Ensrud KE, Stone K, Cauley JA et al. 1999 Vitamin D receptor polymorphism and the risk of fractures in older women. For the Study of Osteoporotic Fractures Research Group. J Bone Miner Res 14: 1637 1645 49. Arai H, Miyamoto K-I, Taketani Y et al. 1997 A vitamin D receptor polymorphism in the translation initiation codon: effect on protein activity and relation to bone mineral density in Japanese women. J Bone Miner Res 12: 915 921 50. Arai H, Miyamoto KI, Yoshida M. et al. 2001 The polymorphism in the caudal-related homeodomain protein Cdx-2 binding element in the human viatmin D receptor gene. J Bone Miner Res 16: 1256 1264 51. Ferrari S, Rizzioli R. Slosman D et al. 1998 Do dietary calcium and age explain the controversy surrounding the relationship between bone mineral density and vitamin D receptor polymorphism? J Bone Miner Res 13: 363 370 52. Becherini L, Gennari L, Masi L et al. 2000 Evidence of linkage disequlibrium between polymorphism in the human estrogen receptor α gene and their relationship to bone mass variation in postmenopausal Italian women. Hum Mol Genet 9: 2043 2050 53. Albagha OM, McGuigan FE, Reid DM et al. 2001 Estrogen receptor α gene polymorphism and bone mineral density: haplotype analysis in women from the United Kingdom. J Bone Miner Res 16: 128 134 54. Weel AE, Uitterlinden AG, Westendorp IC et al. 1999 Estrogen receptor polymorphism predicts the onset of natural and surgical menopause. J Clin Endocrinol Metab 84: 3146 3150 55. Yamada Y, Miyauchi A, Takagi Y et al. 2001 Association of the C-509 T polymorphism alone or in combination wih the T-869 C polymorphism, of the transforming growth factorβ1 gene with bone mineral density and genetic susceptibility to osteoporosis in Japanese women. J Mol Med 79: 149 156 56. Ferrari SL, Garnero P, Emond S et al. 2001 A functional polymorphic variant in the interleukin-6-gene promoter associated with low bone resorption in postmenopausal women. Arthritis Rheum 44: 196-201 57. Shiraki M, Shiraki Y, Aoki C et al. 1997 Association of bone mineral density with apolipoprotein E phenotype. J Bone Miner Res 12: 1438 1445 58. Cauley JA, Zmuda JM, Jaffe K et al. 1999 Apolipoprotein E polymorphism: a new genetic marker of hip fracture risk. The Study of Osteoporotic Fractures. J Bone Miner Res 14: 1175 1181 59. Roses AD. 2000 Pharmacogenetics and the practice of medicine. Nature 405: 857 865 326

/ REVIEWS Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 54; Numer/Number 3/2003 ISSN 0423-104X Somatostatin analogues in the management of gut neuroendocrine tumors Janusz Krassowski Department of Endocrinology, Medical Center of Postgraduate Education, Warsaw Summary The introduction of somatostatin analogues was a real breaktrough in the management of gastroenteropancreatic endocrine tumors. In this short review various aspects of somatostatin analogues are discussed. The pharmacologic effects of somatostatin analogues are mediated mainly by subtype 2 and 5 of somatostatin receptors. Somatostatin analogues are drugs of choice in pharmacologic management of carcinoid syndrome, VIPoma and glucagonoma but are also effective in other neuroendorine tumors. The main effect of somatostatin therapy is the subjective clinical response due to abolishment or suppression of symptoms caused by the hormonal overproduction. The clinical response is often accompanied by the fall in hormone (or marker) level. Somatostatin analogues exert also an antiproliferative effect. In clinical practice mainly slow release somatostatin analogues are used. Sandostatin LAR, most frequently used analogue can be given every 4 weeks. The drug is well tolerated and side-effects are rare. Somatostatin analogues are also used in the localization of neuroendocrine tumors, i.e. in somatostatin receptor scintigraphy (Octreoscan). The promising new use of somatostatin analogues is tumor-targeted radiotherapy, in which analogues are labelled with isotopes: 111 Ind, 90 Y, and 177 Lu. This recent development seems to be of special value in advanced and metastatic disease. Analogi somatostatyny w leczeniu guzów neuroendokrynnych przewodu pokarmowego Janusz Krassowski Klinika Endokrynologii CMKP, Warszawa Dr hab. J. Krassowski, Klinika Endokrynologii CMKP, Szpital Bielański, ul. Cegłowska 80, 01-809 Warszawa Email: krassj@cmkp.edu.pl. Guzy neuroendokrynne przewodu pokarmowego (GNPP) są rzadką patologią i stanowią około 2% wszystkich nowotworów przewodu pokarmowego. Najczęstszy guz neuroendokrynny, rakowiak, występuje z częstością 2-20 przypadków na 1 mln [1-3]. Ze względu na swoją rzadkość historia naturalna większości guzów neuroendokrynnych jest słabo poznana, w efekcie czego nie ma ogólnie zaakaceptowanych algorytmów postępowania diagnostyczno-terapeutycznego, chociaż w ostatniej dekadzie należy odnotować wyraźny postęp w tej dziedzinie. GNPP mają szereg cech wspólnych. W badaniu histologicznym są do siebie bardzo podobne, należą do guzów o typie APUDoma (Amine-Precursor Uptake and Decarboxylation). Są w większości przypadków złośliwe (poza insulinoma), jednakże stopień ich złośliwości jest bardzo zróżnicowany od łagodnych małych rakowiaków wyrostka robaczkowego, przez umiarkowanie agresywne gastrinoma do bardzo złośliwych rakowiaków grasicy. W praktyce klinicznej GNPP najczęściej dzieli się na guzy hormonalnie czynne i nieczynne (Tab. 1). Termin hormonalnie czynny oznacza skojarzenie z charakterystycznym obrazem klinicznym spowodowanym nadmierną sekrecją hormonu produkowanym eutopowo (n.p. wyspiak produkujący glukagon z objawami zespołu glukagonoma) bądź ektopowo (n.p. rakowiak oskrzela produkujący GHRH z objawami akromegalii). W guzach nieczynnych hormonalnie nie ma charakterystycznego obrazu klinicznego związanego z hipersekrecją hormonalną, choć nie wyklucza to produkcji peptydów przez te guzy (n.p. PP, chromogranina 327

Analogi somatostatyny w guzach neuroendokrynnych Krassowski J. A, neurotensyna, kalcytonina). Podział na guzy czynne i nieczynne jest istotny również z uwagi na działanie somatostatyny, które polega przede wszystkim na hamowaniu objawów związanych z nadmiarem jednego z hormonów przewodu pokarmowego. Najnowszy podział zaproponowany przez WHO dzieli GNPP pod kątem zróżnicowania (guzy dobrze i mało zróżnicowane) i lokalizacji narządowej [4]. Podstawowym leczeniem GNPP pozostaje leczenie chirurgiczne, które jest uzupełniane leczeniem objawowym, chemioterapią i leczeniem przerzutów [5,6]. Wprowadzenie do leczenia objawowego analogów somatostatyny w znaczący sposób zmieniło losy chorych i poprawiło rokowanie. Celem niniejszego opracowania jest podsumowanie aktualnego stanu wiedzy na temat roli analogów somatostatyny w leczeniu GNPP. Tabela 1. Guzy neuroendokrynne przewodu pokarmowego. GUZY HORMONALNIE CZYNNE insulinoma gastrinoma glukagonoma somatostatinoma VIPoma rakowiak foregut rakowiak midgut GUZY HORMONALNIE NIECZYNNE rakowiak hindgut inne rakowiaki PP-oma nieczynne wyspiaki Efekty biologiczne somatostatyny. Receptory somatostatynowe. Somatostatyna, peptyd zbudowany z 14 aminokwasów, została wyizolowana z podwzgórza owiec w 1973 roku jako czynnik hamujący wydzielanie hormonu wzrostu. Wkrótce jednak okazało się, że działanie somatostatyny nie ogranicza się tylko do hamowania sekrecji GH. Somatostatyna jest bardzo silnym inhibitorem sekrecji hormonów przewodu pokarmowego. W kolejnych latach wykryto drugą formę molekularną somatostatyny zawierającą 28 aminokwasów. Obecnie uważa się, że somatostatyna-14 (SS-14) jest przede wszystkim neuropeptydem, natomiast somatostatyna-28 (SS-28) działa jako krążący hormon [7]. Hamujące działanie somatostatyny na czynność przewodu pokarmowego i sekrecję hormonów zestawiono w Tab. 2. Działanie to odbywa się poprzez swoiste receptory somatostatynowe (SSR), których jest 5 [8]. Zidentyfikowano również geny kodujące białka receptorowe [9]. Obie formy molekularne somatostatyny (SS-14 i SS-28) wiążą się z wszystkimi receptorami, natomiast dotychczas zsyntetyzowane analogi (oktreotyd, lanreotyd Tabela 2. Działanie biologiczne somatostatyny na przewód pokarmowy. 1. Zahamowanie sekrecji hormonów a. Insulina b. Glukagon c. VIP d. Gastryna e. Cholecystokinina f. Sekretna 2. Zahamowanie sekrecji soku żołądkowego 3. Zahamowanie enzymów trzustkowych 4. Zahamowanie opróżniania żołądkowego 5. Zahamowanie skurczów pęcherzyka żółciowego 6. Zahamowanie wchłaniania jelitowego 7. Zahamowanie przepływu w układzie wrotnym 8. Pobudzenie wchłaniania wody i elektrolitów i vapreotyd) wykazują powinowactwo głównie do SSR-2 i SSR-5. Na poziomie komórkowym somatostatyna działa poprzez zahamowanie cyklazy adenylowej i napływu Ca ++ do komórki [9]. Znaczenie fizjologiczne podtypów receptorów somatostatynowych nie jest wyjaśnione. Próbuje się poszukiwać agonistów i antagonistów poszczególnych podtypów SSR. Ostatnio rozpoczęto badania u myszy z delecją poszczególnych podtypów receptora. Wyniki tych badań mogą wyjaśnić fizjologiczne znaczenie poszczególnych podtypów receptora somatostatynowego. Efekty biologiczne, w których uczestniczą poszczególne podtypy receptora somatostatyny przedstawiono w Tabeli 3. Większość efektów biologicznych somatostatyny i jej analogów odbywa się za pośrednictwem SSR-2. Guzy neuroendokrynne przewodu pokarmowego mają głównie receptory SSR-2 (90% rakowiaków i 80% wyspiaków), z czego wynika skuteczność somatostatyny i analogów w hamowaniu sekrecji hormonów i innych objawów. Wyjątkiem tu jest insulinoma, w którym SSR-2 stwierdza się jedynie w połowie przypadków [10]. Charakterystyczne dla guzów neuroendokrynnych jest jednoczesne występowanie kilku podtypów SSR, a ich ekspresja w różnych guzach może być różna. Ponadto ekspresja podtypu SSR2 w guzie tego samego typu, n.p. gastrinoma jest różna. Tym należy tłumaczyć różne efekty terapeutyczne analogów somatostatyny [9,11]. Obecność receptorów somatostatynowych w tkance guza stworzyła możliwość wizualizacji guzów przy użyciu znakowanych analogów somatostatyny. Octreoscan, w którym zastosowano oktreotyd znakowany indem ( 111 In) stał się podstawowym badaniem w lokalizacji GNPP. Jednakże część guzów nie udaje się uwidocznić mimo bioche- 328

Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2003; 3 (54) Tabela 3. Efekty biologiczne podtypów receptora somatostatyny wg Benali ego [9], zmodyfikowane. Efekt biologiczny SSR-1 SSR-2 SSR-3 SSR-4 SSR-5 Hamowanie GH + + + Hamowanie insuliny + + Hamowanie glukagonu + Hamowanie gastryny + Hamowanie soku żołądkowego + Hamowanie amylazy + Hamowanie motoryki jelitowej + Działanie antyproliferacyjne + + + + Indukcja apoptozy + + micznych i klinicznych dowodów na istnienie guza neuroendorynnego. Najprostszym wyjaśnieniem jest brak ekspresji SSR-2 lub SSR-5 w tkance guza. Dlatego też Octreroscan jest bardzo przydatny w lokalizacji rakowiaków i gastrinoma, natomiast jest znacznie mniej użyteczny w lokalizacji insulinoma. Poza działaniem hamującym na czynność i sekrecję hormonalną przewodu pokarmowego somatostatyna może wykazywać działanie antyproliferacyjne i indukować apoptozę (Tab. 3). Wykazano ponadto, że oktreotyd potencjalizuje efekt antyproliferacyjny niektórych cytostatyków, n.p. doxorubicyny i 5-FU [12]. Analogi somatostatyny. Działanie natywnej somatostatyny jest bardzo krótkie i szybko zanika po przerwaniu infuzji z towarzyszącym efektem rebound. Nie nadaje się więc do stosowania w codziennej praktyce klinicznej. Poprzez modyfikację cząsteczki somatostatyny z zachowaniem 4 aminokwasów niezbędnych do wiązania z receptorem uzyskano wydłużenie czasu półtrwania z 2 minut do 2 godzin i możliwość podawania podskórnego. Pierwszym zsyntetyzowanym długodziałającym analogiem somatostatyny był oktapeptyd SMS 201-995, oktreotyd [13]. Obecnie w klinice stosowane są 3 analogi: oktreotyd (Sandostatin), lanreotyd (Somatuline) i vapreotyd (Oktastatin). Najlepiej poznanym i najszerzej stosowanym jest oktreotyd. Zasadnicza różnica między analogami i natywną somatostatyną poza czasem działania polega na różnym wiązaniu się z receptorem. Oktreotyd i inne analogi wykazują powinowactwo przede wszystkim do SSR-2, nieco mniejsze do SSR-5, średnie do SSR-3, natomiast niewielkie do receptorów SSR-1 i SSR-4. Skuteczność leczenia analogami zależy od ekspresji SSR-2 i SSR-5 w tkance guza. Ponieważ większość guzów neuroendokrynnych ma ten podtyp SSR w większości przypadków obserwuje się korzystne efekty terapeutyczne analogów somatostatyny. W połowie lat dziewięćdziesiątych wprowadzono do kliniki formy o przedłużonym uwalnianiu. Dzięki połączeniu sandostatyny z polimerem czas działania wydłużył się do 4 tygodni przy zachowaniu pełnego działania biologicznego [14]. Obecnie dostępne są dwa analogi z przedłużonym uwalnianiem: Sandostatin LAR, działający 4 tygodnie i Somatuline SR, który działa około 2 tygodni. W praktyce klinicznej obecnie stosowane są przede wszystkim preparaty o przedłużonym uwalnianiu. Po jednorazowym podaniu SandostatinLAR poziom oktreotydu osiąga plateau w ciągu 1-2 dni i utrzymuje się przez ponad 50 dni [14]. Badania kliniczne wykazały, że domięśniowe injekcje analogu SandostatinLAR w odstępach 4- tygodniowych są optymalne i pozwalają utrzymać stały wysoki poziom terapeutyczny oktreotydu hamujący wydzielanie hormonów. Zastosowanie kliniczne analogów somatostatyny. Skuteczność leczenia analogami somatostatyny określa się zwykle w 3 aspektach: 1. odpowiedź kliniczna (zahamowanie objawów), 2. odpowiedź biochemiczna (obniżenie stężenia markera biochemicznego guza), 3. wpływ na wielkość guza (zmniejszanie się). Podsumowanie pierwszych lat leczenia oktreotydem przedstawił Gorden. Poprawę kliniczną stwierdzono u 92% leczonych, odpowiedź biochemiczną u 66%, natomiast zmniejszenie guza u 8% [15]. Późniejsze opracowania dały podobne wyniki. U większości chorych analogi somatostatyny dają wyraźną poprawę kliniczną i zmniejszenie (lub całkowite ustąpienie) dolegliwości, które dla pacjenta n.p. z zespołem rakowiaka lub VIPoma są bardzo dokuczliwe. Odpowiedź biochemiczna zdarza się rzadziej. Stabilizacja wielkości guza zdarza się w połowie przypadków, natomiast zmniejszenie guza znacznie rzadziej [2,11]. Zespół rakowiaka. Analogi somatostatyny hamują objawy zespołu rakowiaka (flush i biegunka) oraz zapobiegają objawom bronchospastycznym i wystąpieniu przełomu rakowiaka [16-18]. Ustępowanie objawów koreluje zwykle ze spadkiem stężenia markerów biochemicznych (5-HIAA i chromograninaa) [11]. Analogi somatostatyny są podstawowym 329

Analogi somatostatyny w guzach neuroendokrynnych Krassowski J. preparatem w leczeniu farmakologicznym zespołu rakowiaka i są lekiem z wyboru w przełomie rakowiaka [11]. Gastrinoma. Objawy zespołu Zollinger-Ellisona są skutecznie hamowane przez analogi somatostatyny [19,20]. Towarzyszy temu spadek poziomu gastryny [21]. W farmakologicznym leczeniu gastrinoma podstawowe znaczenie mają inhibitory pompy protonowej, ale wydaje się, że w niektórych przypadkach, zwłaszcza w złośliwych gastrinoma, analogi somatostatyny mogą być korzystne [22]. Insulinoma. Tylko część insulinoma ma receptory somatostatynowe [10], dlatego też skuteczność analogów somatostatyny w hamowaniu objawów hipoglikemii jest mniejsza. Efekty kliniczne są trudne do przewidzenia. W niektórych przypadkach obserwowano nawet nasilenie hipoglikemii [20], co potwierdzają również własne obserwacje. Wynika to prawdopodobnie z zahamowania hormonów antagonistycznych do insuliny (glukagon, hormon wzrostu), co zwiększa wrażliwość na insulinę. Natomiast analogi somatostatyny mogą być skuteczne w złośliwych insulinoma [22]. VIPoma. Analogi somatostatyny są jedynym lekiem hamującym podstawowy objaw VIPoma, t.j. uporczywą, obfitą biegunkę z towarzyszącymi zaburzeniami elektrolitowymi [23]. Analogi somatostatyny bezpośrednio hamują sekrecję VIP oraz zmniejszają wydalanie wody i elektrolitów przez przewód pokarmowy [24]. Glukagonoma. Analogi somatostatyny okazały się skuteczne w hamowaniu objawów glukagonoma, a w szczególności charakterystycznych zmian skórnych (pełzającego martwiczego rumienia), które nie poddają się żadnemu leczeniu dermatologicznemu [25,26]. Analogi somatostatyny są rutynowo stosowane w przygotowaniu pacjentów do operacji jak i w przypadkach nieoperacyjnych [6]. Dawkowanie i objawy uboczne. W pierwszej próbie klinicznej oktreotyd (Sandostatin) stosowano w zespole rakowiaka w dawce 450 µg/dobę w 3 injekcjach podskórnych co 8 godzin z bardzo dobrym efektem klinicznym [27]. Najczęściej stosowaną skuteczną dawką jest 100 µg podskórnie co 8 godzin. Mniejsze dawki są mniej skuteczne. Przy podawaniu Oktreotydu w dawce 50 µg 2 x dziennie odpowiedź kliniczna była wyraźnie gorsza [28]. Metaanaliza prób klinicznych pod kątem wielkości dawki wykazała, że maksymalnej odpowiedzi klinicznej można oczekiwać przy dawce 300 µg/d [29]. W niektórych przypadkach dodatkowy efekt kliniczny można osiągnąć zwiększając dawkę do 1000 µg/d. Dalsze zwiększanie dawki zwykle nie przynosi już dodatkowego efektu [29], chociaż są doniesienia, w których stosowano bardzo duże dawki oktreotydu (6 mg/d) w przypadkach nieskuteczności dawek rutynowych [30]. Od połowy lat dziewięćdziesiątych w klinice stosowany jest oktreotyd o przedłużonym uwalnianiu, Sandostatin LAR. Dawki 10-30 mg domięśniowo co 4 tygodnie w zespole rakowiaka powodują ten sam efekt kliniczny co 300 µg oktreotydu. Najczęściej stosowaną skuteczną dawką Sandostatin LAR jest 20 mg domięśniowo co 4 tygodnie. Zaleca się rozpoczynanie leczenia od podania oktreotydu (Sandostatin) 300 µg/d przez 2 tygodnie celem oceny odpowiedzi klinicznej oraz ewentualnych objawów ubocznych i następnie dołączenie Sandostatin LAR w dawce 20 mg im kontynuując podawanie oktreotydu jeszcze przez 2 tygodnie. Taki sposób leczenia pozwala na osiągnięcie szybszego efektu klinicznego. Analogi somatostatyny są zwykle dobrze tolerowane i wyjątkowo zachodzi konieczność przerwania leczenia z powodu objawów ubocznych [11,17,22]. Najczęściej obserwuje się nudności, bóle brzucha, biegunkę i miejscową reakcję na wstrzyknięcie. Objawy te najczęściej ustępują z czasem leczenia. U 20-50 % pacjentów występuje kamica pęcherzyka żółciowego, zwykle bezobjawowa [31]. Celowana radioterapia z użyciem analogów somatostatyny. W ostatnich latach analogi somatostatyny znalazły jeszcze jedno zastosowanie będące rozszerzeniem scyntygrafii receptorów somatostatyny. Znakowane analogi mogą być podawane nie tylko w celach diagnostycznych (Octreoscan) ale i leczniczych (celowana radioterapia). Analog somatostatyny znakowany indem, 111In-DTPA-oktreotyd, podawany w dużych dawkach (do dawki łącznej 74 GBq) zatrzymał postęp choroby u 1/3 chorych z zaawansowanymi guzami neuroendokrynnymi [22]. Podsumowanie pierwszych lat leczenia celowaną radioterapią z użyciem oktreotydu znakowanego indem wykazało, że spośród 32 chorych z zaawansowanymi guzami neuroendokrynnymi u 8 uzyskano zmniejszenie rozmiarów guza, a u dalszych 17 stabilizację choroby [32]. Więcej nadziei wiąże się z oktreotydem znakowanym yttrium (90Y-DOTA-oktreotyd), emitującym promieniowanie beta, co potwierdzają ostatnie doniesienia [33,34]. W próbach klinicznych są inne izotopy, 177 m.in. Lu, inne analogi somatostatyny oraz cytotoksyczne analogi soamtostatyny, które są połączone z środkiem chemoterapeutycznym [32]. Ta forma terapii analogami soamtostatyny wydaje się bardzo obiecująca, ale na większe podsumowanie efektów celowanej radioterapii i określenie jej miejsca w leczeniu guzów neuroendokrynnych wypada jeszcze poczekać. 330

Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2003; 3 (54) Działanie antyproliferacyjne analogów somatostatyny. Działanie antyproliferacyjne analogów somatostatyny wykazano in vitro jeszcze w latach osiemdziesiątych [11]. Badania kliniczne również potwierdzają działanie antyproliferacyjne analogów somatostatyny. Chociaż regresja guza jest rzadkością, stabilizację rozmiarów guza obserwuje się nawet u 50% leczonych [16,35]. Oktreotyd hamuje również progresję złośliwych guzów neuroendokrynnych skojarzonych z zespołem MEN 1 [36]. Działanie antyproliferacyjne odbywa się na drodze dwóch mechanizmów: zahamowania cyklu komórkowego w fazie G1 i indukcji apoptozy [9,11]. Efekt antyproliferacyjny analogów somatostatyny może zależeć nie tylko od samego działania stricte antyproliferacyjnego porzez swoiste receptory [9], ale może też być związany z działaniem endokrynnym (zahamowanie czynników wzrostowych) oraz naczyniowym (zahamowanie angiogenezy i zmniejszenie ukrwienia guza) somatostatyny [11]. Podsumowanie. Wprowadzenie w latach osiemdziesiątych analogów somatostatyny stało się przełomem w leczeniu guzów neuroendokrynnych przewodu pokarmowego. Analogi somatostatyny wywierają swoje działanie głównie poprzez receptory somatostatyny 2 i 5 (SSR2 i SSR5). Analogi somatostatyny stały się lekiem z wyboru w farmakologicznym leczeniu zespołu rakowiaka, VIPoma i glukagonoma, ale są również skuteczne w innych guzach neuroendokrynnych. Podstawowym efektem klinicznym jest zahamowanie lub znaczące zmniejszenie objawów związanych z nadprodukcją hormonów. Analogi somatostatyny wywierają również działanie antyproliferacyjne. W praktyce klinicznej stosowane są przede wszystkim analogi o przedłużonym uwalnianiu, co pozwala jak w przypadku Sandostatin LAR na podawanie preparatu co 4 tygodnie. Lek jest dobrze tolerowany a objawy uboczne rzadkie. Analogi somatostatyny znalazły zastosowanie również w diagnostyce lokalizacyjnej guzów neuroendokrynnych, tj. w scyntygrafii receptorów somatostatyny (Octreoscan). Ostatnim obiecującym zastosowaniem analogów somatostatyny jest celowana radioterapia, gdzie używane są znakowane analogi somatostatyny. Piśmiennictwo 1. Degen L, Beglinger C. The role of octreotide in the treatment of gastroenteropancreatic endocrine tumors. Digestion 1999; 60 (Suppl. 2): 9-14. 2. Öberg K. Neuroendocrine gastrointestinal tumours. Ann Oncol 1996; 7: 453-463. 3. Mignon M. Natural history of neuroendocrine enteropancreatic tumors. Digestion 2000; 62 (Suppl. 1): 51-58. 4. Rindi G, Villanacci V, Ubiali A. Biological and molecular aspects of gastroenteropancreatic neuroendocrine tumors. Digestion 2000; 62 (Suppl. 1): 19-26. 5. Eriksson B, Öberg K. Neuroendocrine tumours of the pancreas. Br J Surg 2000; 87: 129-131. 6. Krassowski J. Endokrynne guzy trzustki. Post Nauk Med. 1999; 12: 88-95. 7. Beglinger C, Drewe J. Somatostatin and octreotide: physiological background and pharmacological application. Digestion 1999; 60 (Suppl. 2): 2-8. 8. Reisine T, Bell GI. Molecular biology of somatostatin receptors. Endocr Rev 1995; 6: 427-442. 9. Benali N, Ferjoux G, Puente E et al. Somatostatin receptors. Digestion 2000; 62 (Suppl. 1); 27-32. 10. Wulbrand U, Wied M, Zofel P et al. Growth factor receptor expression in human gastroenteropancreatic neuroendocrine tumours. Eur J Clin Invest 1998; 28: 1038-1049. 11. Arnold R, Simon B, Wied M. Treatment of neuroendocrine GEP tumours with somatostatin analogues. Digestion 2000; 62 (Suppl.1): 84-91. 12. Weckbacher G, Raulf F, Tolcsvai L, Brus C. Potentiation of the antiproliferative effects of anticancer drugs by octreotide In vitro and In vivo. Digestion 1996; 57 (Suppl.1): 22-28. 13. Pless J, Bauer W, Briner U et al. Chemistry and pharmacology of SMS 201-995, a long-acting octapeptide analogue of somatostatin. Scand J Gastroenterol 1986; 21; 54-64. 14. Lancranjan I, Bruns C, Grass P et al. Sandostatin LAR : Pharmacokinetics, pharmacodynamics, efficacy, and tolerability in acromegalic patients. Metabolism 1995; 44: 18-26. 15. Gorden P, Comi RJ, Maton PN, Go VLW. Somatostatin and somatostatin analogue (SMS 201-995) in the treatment of hormone-secreting tumors of the pituitary and gastrointestinal tract and non-neoplastic diseases of the gut. Ann Intern Med 1989; 110: 35-50. 16. Arnold R, Trautmann ME, Creutzfeldt W et al. Somatostatin analogue octreotide and inhibition of tumour growth in metastatic endocrine gastroenetropancreatic tumours. Gut 1996; 38: 430-438. 17. Rubin J, Ajani J, Schirmer W et al. Octreotide acetate long-acting formulation versus open-label subcutaneous octreotide acetate in malignant carcinoid syndrome. J Clin Oncol 1999; 17: 600-606. 18. Vinik A, Moattari AR. Use of somatostatin analog in management of carcinoid syndrome. Dig Dis Sci 1989; 34(Suppl): 149-275. 19. Ruszniewski P, Laucournet H, Elounar-Blanc L et al. Longacting somatostatin (SMS 201-995) in the management of Zollinger-Ellison syndrome: evidence for sustained efficacy. Pancreas 1988; 3: 145-152. 20. Maton PN, Gardner JD, Jensen RT. Use of long-acting somatostatin analogue SMS 201-995 in patients with pancreatic islet cell tumours. Dig Dis Sci 1989; 34(suppl.): 285-291. 21. Ruszniewski P, Ramdani A, Cadiot G et al. Long-term treatment with octreotide in patients with Zollinger-Ellison syndrome. Eur J Clin Invest 1993; 23: 296-301. 22. Őberg K. Established clinical use of octrteotide and lanreotide in oncology. Chemotherapy 2001; 47(Suppl.2): 40-53. 23. Wood SM, Kraenzlin MW, Adrian TE, Bloom SM. Treatment of patients with pancreatic endocrine tumours using a new long-acting somatostatin analogue: symptomatic and peptide responses. Gut 1985; 25: 438-444. 24. Santangelo WC, O Dorisio T, Kim JG et al. Pancreatic cholera syndrome: effect of a synthetic somatostatin analog on intestinal water and ion transport. Ann Intern Med 1985; 103: 363-367. 25. Guillausseau PJ, Guillausseau-Scholer C. Glucagonomas: clinical presentation, diagnosis, and advances in management. Front Gastrointest Res 1995; 23: 183-193. 26. Krassowski J, Karbownik M, Omulecki A et al. A case of glucagonoma with ectopic calcitonin production. Beneficial effects of lanreotide, a long acting somatostatin analogue. Endokrynol Pol 1999; 50: 89-94. 331

Analogi somatostatyny w guzach neuroendokrynnych Krassowski J. 27. Kvols LK, Moertel CG, O Connell MJ et al. Traetment of the malignant carcinoid syndrome. Evaluation of a long-acting somatostatin analogue. N Eng J Med 1986; 315: 663-666. 28. Őberg K, Norheim I, Lundquist G, Wide L. Treatment of the carcinoid syndrome with SMS 201-995, a somatostatin analogue. Scan J Gastroenterol 1986; 119: 191-192. 29. Harris A, Redfern JS. Octreotide treatment of carcinoid syndrome: analysis of published dose-titration data. Aliment Pharmacol Ther 1995; 9: 387-394. 30. Anthony L, Johnson D, Hande K et al. Somatostatin analogue phase I trials in neuroendocrine neoplasms. Acta Oncol 1993; 32: 217-223. 31. Trendle MC, Moertel CG, Kvols LK. Incidence and morbidity of cholelithiasis in patients receiving chronic octreotide for metastatic carcinoid and malignant islet cell tumours. Cancer 1997; 79: 830-834. 32. Slooter GD, Mearadji A, Breeman WAP et al. Somatostatin receptor imaging, therapy and new strategies in patients with neuroendocrine tumours. Br J Surg 2001; 88: 31-40. 33. Olte A, Mueller-Brand J, Dellas S et al. Yttrium-90-labelled somatostatin analogue for cancer treatment. Lancet 1998; 351: 417-418. 34. Smith MC, Liu J, Chen T et al. OctreoTher TM : ongoing early clinical development of a somatostatin-receptor-targeted radionuclide antineoplastic therapy. Digestion 2000; 62 (Suppl 1): 69-72. 35. Saltz L, Trochanowski B, Buckley M et al. Octerotide as an anti-neoplastic agent In the treatment of functional and nonfunctional neuroendocrine tumors. Cancer 1993; 72: 244-248. 36. Burgess JR, Greenway TM, Parameswaran V, Shepherd JJ. Octreotide improves biochemical, radiologic, and symptomatic indices of gastroenteropancreatic neoplasia in patients with multiple endocrine neoplasia type 1 (MEN-1). Cancer 1999; 86: 2154-2159. 332

/ REVIEWS Diagnostics of diabetes ophtalmopathy Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology Tom/Volume 54; Numer/Number 3/2003 ISSN 0423-104X Paweł Kraśnicki 1, Wiesław Zarzycki 2, Anna Zonenberg 2, Zofia Mariak 1, Ida Kinalska 2 1 Department of Ophtalmology, Medical University, Bialystok, Poland 2 Department of Endocrinology, Diabetology and Internal Medicine, Medical University, Bialystok, Poland Summary In well-developed countries diabetic retinopathy constitutes the basic cause of blindness in adult part of population. At the moment of the rethinopaty s detection, the visual acuity reaches about 5/5 5/10 and after 5 years about 50% of the patients will have visual acuity of 5/50. Patients with developed proliferative rethinopaty will rarely keep it on a higer level than 5/50. Its treatment relies more on actions preventing from further development of pathological changes in retina, rather than on actions removing them. That is why an early detection of the functional and anatomical changes in the visual system of the patients with diabetes is of a highest importance. The basic diagnostic tests include: visual acuity, colour vision, eye movements, intraocular pressure and visual field examination. The specialized tests include the fundus eye examination with particular impact on fluorescein angiography. Laser scanning tests can deliver more detailed information. The usage of ultrasonography in some cases helps to visualize the internal eye structures. Electrophysiological tests enable the detection of functional changes in the visual system. Early diagnosis of diabetic ophthalmopathy allows the relevant treatment to be undertaken and thus delays the development of complications connected with natural history of diabetes. Key words: diabetic ophtalmopathy, diabetes mellitus Diagnostyka zmian ocznych w przebiegu cukrzycy Paweł Kraśnicki 1, Wiesław Zarzycki 2, Anna Zonenberg 2, Zofia Mariak 1, Ida Kinalska 2 1 Klinika Okulistyki Akademii Medycznej w Białymstoku 2 Klinika Endokrynologii Akademii Medycznej w Białymstoku Streszczenie W krajach wysoko rozwiniętych retinopatia cukrzycowa stanowi podstawową przyczynę ślepoty w dorosłej części populacji. W momencie wykrycia retinopatii cukrzycowej ostrość wzroku wynosi zwykle około 5/5-5/10, a po 5 latach ok. 50% pacjentów ma ostrość wzroku 5/50. Oczy z rozwiniętą retinopatią proliferacyjną rzadko zachowują ostrość wzroku lepszą niż 5/50. Jej leczenie sprowadza się bardziej do działań, zapobiegających dalszemu rozwojowi zmian patologicznych w siatkówce oka, aniżeli do ich usuwania. Dlatego tak ważne jest wczesne wykrycie zmian czynnościowych i anatomicznych w narządzie wzroku u osób z cukrzycą. Podstawowymi badaniami w diagnostyce oftalmopatii cukrzycowej są badania: ostrości wzroku, rozpoznawania barw, ruchomości gałek ocznych, ciśnienia śródgałkowego, pola widzenia. Do badań specjalistycznych należy ocena dna oka ze szczególnym uwzględnieniem angiografii fluoresceinowej, a dokładniejszych informacji może dostarczyć badanie przy pomocy laserowych urządzeń skaningowych. W wybranych przypadkach zastosowanie ma ultrasonografia pozwalająca na uwidocznienie struktur wewnętrznych oka. Badania elektrofizjologiczne umożliwiają wykrywanie zmian czynnościowych w narządzie wzroku. Wczesna diagnostyka oftalmopatii cukrzycowej pozwala na szybkie podjęcie właściwego leczenia a tym samym opóźnienie rozwoju powikłań związanych z naturalnym przebiegiem cukrzycy. Słowa kluczowe: oftalmopatia cukrzycowa, cukrzyca Paweł Kraśnicki Klinika Okulistyki Akademii Medycznej 15-276 Białystok ul. M.C. Skłodowskiej 24 A Powikłania generowane przez cukrzycę w narządzie wzroku należą do najczęściej spotykanych i najpoważniejszych. Retinopatia cukrzycowa stanowi podstawową przyczynę ślepoty w dorosłej części populacji. Wskazuje się na szczególnie ścisły związek przyczynowy pomiędzy wystąpieniem retinopatii a cukrzycą insulinozależną, głównie taką, która rozwinęła się wcześnie. Szacuje się, że po 333

Zmiany oczne w cukrzycy Kraśnicki P. 15 latach trwania cukrzycy u blisko 98% pacjentów powstaje retinopatia. Według innych doniesień, prawdopodobieństwo rozwinięcia się retinopatii u wszystkich chorych na cukrzycę wynosi 75% [7]. Warto zauważyć, że w większości wcześnie rozpoznanych przypadków udaje się zapobiec ślepocie, wywołanej retinopatią cukrzycową, dzięki zastosowaniu laseroterapii [6]. Jednak stopień zaawansowania zmian późno wykrytych uniemożliwia podjęcie skutecznego leczenia. Stąd tak ogromne znaczenie przypisuje się wczesnej diagnostyce choroby. Największy problem w postępowaniu z chorymi na cukrzycę stanowi fakt, iż retinopatia cukrzycowa jest procesem postępującym i nieodwracalnym. Jej leczenie sprowadza się bardziej do działań, zapobiegających dalszemu rozwojowi zmian patologicznych w siatkówce oka, aniżeli do ich usuwania. W tym kontekście prowadzenie regularnej, zorganizowanej profilaktyki w kierunku wykrycia początkowych zmian siatkówkowych staje się kluczowym elementem opieki nad pacjentami, obarczonymi cukrzycą. Niezbędne badania podstawowe, jak ocena ostrości wzroku do dali i do bliży, badanie widzenia barwnego, określanie zakresu ruchomości gałek ocznych, tonometria, perymetria, badanie w lampie szczelinowej czy oftalmoskopia bezpośrednia i pośrednia należą do rutynowych badań, przeprowadzanych w prawie każdej poradni okulistycznej, jednak badania te nie wystarczają do pełnowartościowego oszacowania zmian siatkówkowych. Najcenniejsze, wysoko specjalistyczne badania diagnostyczne, umożliwiające wgląd w pełną topografię patologii na dnie oka i co za tym idzie wdrożenie właściwej laseroterapii celowanej, takie jak angiografia fluoresceinowa, ultrasonografia oraz badania elektrofizjologiczne, są dostępne jedynie w ośrodkach wysoko referencyjnych, do których wielu spośród potrzebujących nie ma dostępu. Znaczenie badania ostrości wzroku do dali i do bliży Obniżenie ostrości wzroku może świadczyć tak o patologii w obrębie siatkówki, jak o pojawianiu się zmętnień w soczewce czy rogówce. Może też wynikać z zaburzeń refrakcji. Krótkowzroczność podczas hiperglikemii czy nadwzroczność w przebiegu hipoglikemii bywają przejściowym skutkiem zmian siły łamiącej soczewki, zależnej od stopnia jej uwodnienia. Według doniesień Okamoto i wsp. [19], po włączeniu intensywnej insulinoterapii w niewyrównanej cukrzycy, największa nadwzroczność pojawia się zazwyczaj w 10-tym dniu leczenia i sięga średnio +1,47 dioptrii, natomiast największa zmiana refrakcji, zaobserwowana przez autorów, wyniosła aż 3,75 dioptrii! Ocena ostrości wzroku do bliży może ujawnić ponadto zaburzenia akomodacji, związane ze zmianą elastyczności soczewki. W przypadku wykrycia zmian refrakcji należy również wykluczyć obecność indukowanej cukrzycą zaćmy. W momencie wykrycia objawów retinopatii cukrzycowej (RC), ostrość wzroku początkowo wynosi zwykle 5/5-5/10, lecz już po 5 latach u 50% pacjentów obniża się do 5/50. Oczy z rozwiniętą retinopatią proliferacyjną rzadko zachowują widzenie lepsze niż 5/50 [1]. Badanie rozpoznawania barw Patomechanizm zaburzeń widzenia barwnego (chromazji) w przebiegu cukrzycy nie jest do końca poznany. Należy go raczej wiązać ze zmianami metabolicznymi w siatkówce, aniżeli ze zmianami o charakterze naczyniowym. Najbardziej specyficzna dla cukrzycy jest utrata widzenia w osi niebiesko-żółtej (tritanopia), która poza RC występuje jedynie w kilku jednostkach chorobowych, połączonych z hipoksją neuronalną. Częstość występowania tej anomalii ma poważny wpływ na zdolność pacjentów do interpretacji barwnych pasków, wskazujących poziom glukozy w surowicy krwi w metodzie samokontroli, oraz na inne aspekty codziennego życia chorych. Lombrail i wsp. wykazali, że pacjenci cukrzycowi błędnie odczytują paski dwa razy częściej niż grupa kontrolna [15]. Ponadto zauważono, że w grupie chorych na cukrzycę, ale bez zmian na dnie oka, około 25% osób wykazuje zakłócenia w postrzeganiu barw. Odsetek ten gwałtownie wzrasta aż do 95% wśród pacjentów z makulopatią wysiękową [17]. Zaburzenia te tłumaczy się wczesnym uszkodzeniem w obrębie czopków lub połączeń nerwowych w siatkówce [14]. Badania Hardy ego i wsp., przeprowadzone na młodej populacji chorych na cukrzycę insulinozależną bez cech retinopatii wykazały, że najbardziej czuły i specyficzny w wykrywaniu wczesnych zmian u chorych z cukrzycą jest test Farnsworth-Munsell 100-Hue, czyli najpopularniejszy test, służący do oceny rozpoznawania barw. Wykazuje on nawet większą czułość w ocenianiu retinopatii, niż badania elektrofizjologiczne [11,12]. Badanie ruchomości gałek ocznych W przebiegu cukrzycy często dochodzi do zaburzeń ruchomości gałek ocznych. Zaburzenia te mogą być następstwem różnorodnych uszkodzeń nerwów motorycznych oka w przebiegu cukrzycy, mogą być skutkiem izolowanych neuropatii, a także stanów zapalnych, zakrzepów, krwawień i obrzęków w obrębie mięśni. Najczęściej spotykaną patologią bywa dysfunkcja nerwu odwodzącego, zaopatrującego mięsień prosty zewnętrzny. Rzadziej 334

Endokrynologia Polska / Polish Journal of Endocrinology 2003; 3 (54) dochodzi do uszkodzenia nerwu okoruchowego, zaopatrującego pozostałe mięśnie proste. Najbardziej sporadycznie występuje porażenie nerwu bloczkowego, unerwiającego mięsień skośny górny. Niedowład mięśnia w przebiegu cukrzycy może być tak dyskretny, iż nie powoduje dostrzegalnego zezowania. Natomiast jeżeli podczas badania ruchomości gałek ocznych stwierdza się dwojenie obrazu, należy dokładnie ustalić parametry zeza, posługując się testem Wortha, badaniem podwójnych obrazów, badaniem na ekranie Hessa, bądź badaniem ortoptycznym, w celu umożliwienia późniejszego monitorowania procesu [22]. Tonometria Pomiar ciśnienia śródgałkowego w przebiegu cukrzycy jest ważnym testem diagnostycznym wobec udowodnionego faktu, iż cukrzyca jest czynnikiem ryzyka rozwoju jaskry pierwotnej otwartego kąta [18]. Wykrycie podwyższonego ciśnienia pozwala odpowiednio wcześnie wdrożyć postępowanie zapobiegawcze, zanim pojawią się zmiany ubytkowe w polu widzenia. Hipertonia wewnątrzgałkowa może być również spowodowana tęczówkowym nowotwórstwem naczyniowym w kącie przesączania (rubeosis iridis), które doprowadza do rozwoju jaskry wtórnej otwartego bądź zamkniętego kąta. Do spadku ciśnienia śródgałkowego może natomiast dojść w przebiegu wysokiej hiperglikemii, na skutek zmian koloidalnych w ciele szklistym. Najkorzystniejszą metodą pomiaru ciśnienia jest tonometria aplanacyjna, obarczona zazwyczaj najmniejszym błędem pomiaru. Perymetria Rutynowe badanie pola widzenia metodą perymetrii statycznej w zakresie 30 i 60 stopni daje wgląd w wydolność czynnościową poszczególnych sektorów siatkówki, innymi słowy, pozwala zorientować się w skutkach ewentualnych zmian cukrzycowych na dnie oka. Wśród metod diagnostycznych, które mogą być wykorzystane przez lekarza pierwszego kontaktu, np. podczas wizyty kontrolnej, warto wymienić test Amslera, który umożliwia ocenę pola widzenia w zakresie 10 wokół punktu fiksacji, a tym samym ocenę funkcji plamki. Jest to test prosty, polegający na obserwacji przez pacjenta zniekształceń siatki schematu, ujawniający mroczki w centralnym polu widzenia podczas patrzenia na specjalny wzorzec z odległości około 30 cm. Dużą zaletą testu jest to, że pacjent, poinstruowany, może go wykonać sam i w razie potrzeby odpowiednio wcześnie zgłosić się do specjalisty. Badanie w lampie szczelinowej Badając przedni odcinek oka w mikroskopie, należy zwrócić uwagę na aneuryzmaty i poszerzenia żylne w obrębie spojówek, które, choć nie są patognomiczne, częściej występują u chorych na cukrzycę niż w populacji ludzi zdrowych. W rogówce mogą rozwijać się erozje nabłonka lub zmiany zapalne. Zapalenie tęczówki, częste u chorych cukrzycowych, rozwijać się może w postaci ciężkiej, z wysiękiem w komorze przedniej, bądź też mniej burzliwej, z tworzeniem się pęcherzyków i rozpadem pigmentu. Rubeosis iridis to proces proliferacji naczyń tęczówki, ujawniający się początkowo na brzegu źrenicznym tęczówki, a potem także w pobliżu kąta tęczówkowo-rogówkowego. W przypadku podejrzenia zablokowania tego kąta poprzez neowaskularyzację, należy wykonać gonioskopię badanie, pozwalające na uwidocznienie kąta przesączania w trójlustrze Goldmana. W badaniu przedniego odcinka oka niezwykle ważna jest ocena soczewki pod kątem rozwoju zaćmy cukrzycowej. Czasem udaje się też zaobserwować męty włókniste lub krwotoczne w ciele szklistym, tuż za soczewką. Oftalmoskopia oraz fotografia dna oka Ocena dna oka przy użyciu wziernika ręcznego jest podstawową i najprostszą metodą badania tylnego odcinka oka. Przy rozszerzonej źrenicy i przy zachowanej przejrzystości ośrodków optycznych daje ona możliwość oceny dużego obszaru tylnego bieguna i istniejących tam zmian cukrzycowych, jak: mikrotętniaki, krwotoki, wysięki twarde, ogniska waty, nieprawidłowości w wyglądzie naczyń żylnych, neowaskularyzacja. Niektóre zmiany, np. krwotoki, są lepiej widoczne w świetle bezczerwiennym (zielonym). Bardziej czułą metodą jest oftalmoskopia pośrednia przy użyciu soczewki Volka, umożliwiająca stereoskopową ocenę dna oka, co ułatwia zorientowanie się, czy powierzchnia siatkówki jest uniesiona, np. obrzęknięta, oraz w której warstwie znajduje się zmiana. Technika ta wymaga jednak dużego doświadczenia, dlatego do badań przesiewowych w kierunku retinopatii cukrzycowej zaleca się barwną fotografię dna oka: 7-polowe, standardowe zdjęcie stereoskopowe, obejmujące dużą powierzchnię siatkówki ok. 60%, które umożliwia bardzo dokładną jej ocenę. Zaletą fotografii jest łatwość dokumentowania stanu chorobowego oraz możliwość śledzenia dynamiki zmian. Jest to jeszcze prostsze przy użyciu cyfrowej technologii przetwarzania obrazu [10]. Istnieje również możliwość wykonania zdjęć dna oka przez wąską źrenicę, przy pomocy non mydriatic fundus camera. Możliwość sporządzenia dokumentacji bez potrzeby stosowania mydriatyków ma duże znaczenie ze względu na sztywność źrenic, typową u pacjentów cukrzycowych. Do wad metody zaliczyć natomiast należy gorszą jakość zdjęć oraz mniejsze pole fotografowanej siatkówki. Trudności w dostrzeganiu wczesnych, subtelnych zmian 335