Маркер формирования костной ткани

Костная ткань играет роль каркаса (скелета) организма человека. Для сохранения скелета как структурного и функционального органа, костная ткань находится в процессе непрерывного ремоделирования, или обновления, за счёт двух противоположных процессов – разрушения (резорбции) старой кости и образования новой. Обновление – сложный процесс, в нём участвует множество компонентов. По концентрации в крови некоторых из них, мы можем выявить нарушения процессов метаболизма костной ткани, оценить эффективность лечения болезней опорно-двигательного аппарата. Исследуемые компоненты называют маркёрами метаболизма костной ткани.

Маркёр, разрушения костной ткани — CrossLaps. Костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества, который включает органический матрикс и минеральные компоненты. Органический матрикс на 90-95% состоит из коллагена 1-го типа. При резорбции костной ткани от коллагена отделяются молекулярные фрагменты, среди которых С-телопептид. С-телопептид содержит альфа аспарагиновую кислоту, которая впоследствии превращается в бета молекулу, а именно бета CrossLaps. Основная причина назначения анализа крови для определения бета CrossLaps – диагностика остеопороза. Для оценки эффективности лечения этот показатель оценивают несколько раз, до начала и в процессе лечения. Бета CrossLaps в крови снижается при правильно подобранной, эффективной терапии.

Маркёры формирования костной ткани – остеокальцин и общий амино-терминальный пропептид проколлагена I типа (P1NP). Остеокальцин высвобождается остеобластами – клетками, синтезирующими компоненты межклеточного вещества. А P1NP отделяется от проколлагена I типа – предшественника коллагена.

Показания к исследованию остеокальцина:

• Определение риска развития остеопороза;
• диагностика остеопороза и мониторинг антирезорбтивной терапии;
• мониторинг метаболизма костной ткани.

Показания к исследованию P1NP:

• Остеопороз;
• остеомаляция;
• гиперпаратиреоз;
• несовершенный остеогенез;
• болезнь Педжета;
• ренальная остеопатия;
• метастатические поражения костной ткани.

В регуляции метаболизма костной ткани также играют роль минеральные вещества, входящие в состав кости, гормоны и витамины. Изменение их концентрации отражается на состоянии костной системы, а значит, мы можем использовать их для диагностики болезней и мониторинга лечения.

Например, гормон паращитовидных желез – паратгормон и гормон щитовидной железы – кальцитонин, участвуют в поддержании нормального уровня кальция (Ca). Кортизон – гормон надпочечников подавляет синтез коллагена, а половые гормоны оказывают анаболическое действие, то есть способствуют строительству органической основы кости.

Витамин А участвует в процессе деминерализации кости. Витамин С — в синтезе органической основы кости. Недостаток витамина С ведёт к нарушению сращения костей, авитаминоз – к цинге. Витамин Д способствует всасыванию Ca, при недостатке этого витамина развивается остеомаляция, рахит.

Остеопороз

Остеопороз – это заболевание, характеризующееся общей прогрессирующей потерей костной массы и нарушением микроархитектоники (качества) костной ткани, следствием чего является хрупкость костей и повышение риска переломов. Около 75 миллионов человек в мире страдают остеопорозом. Наиболее распространено данное заболевание у женщин в постменопаузе. Это связано с изменением гормонального фона, в частности, после менопаузы снижается продукция эстрадиола – полового гормона, который помогает «удерживать» кальций в кости. Помимо постменопаузального в развитых странах встречается сенильный остеопороз, который с почти одинаковой частотой развивается у мужчин и женщин после 70 лет, а также вторичный остеопороз, обусловленный различными заболеваниями или связанный с длительным приемом некоторых лекарственных препаратов. К симптомам остеопороза относятся боль в позвоночнике, костях рук и ног, частые переломы, могут быть судороги мышц нижних конечностей, и др. Однако длительное время остеопороз никак не проявляет себя. Изредка может беспокоить ноющая боль в пояснице, которую с заболеванием не связывают.

В лаборатории CMD доступна комплексная услуга для диагностики остеопороза:

Читайте также: Шторы венецианка что за ткань

Диагностика остеопороза

Структура статьи

Этиология

Для остеопороза характерно снижение минеральной плотности с сопутствующими изменениями количества и микроархитектуры костной ткани, что сопровождается нарушением прочности скелета и повышением опасности переломов, особенно позвоночника, шейки бедра и запястья.
Масса костной ткани зависит от взаимодействия между клетками, формирующими (остеобласты) и разрушающими (остеокласты) кость. Индивидуальный пик костной массы, который в норме достигается к 25-30 годам, зависит от генетических и ненаследст-венных факторов: гормонального статуса, физических нагрузок, питания. Нарушение гор-монального статуса, несбалансированное питание, малоподвижный образ жизни, курение, чрезмерное потребление алкоголя являются факторами риска снижения костной массы Таким образом, остеопороз — гетерогенное заболевание, он может быть классифицирован как первичный или вторичный в соответствии с причинами, ответственными за потерю костной массы.

Диагностика

Начальный этап диагностики остеопороза – это выявление факторов риска на основе данных пациента:

• низкое содержание кальция в рационе;
• дефицит витамина D;
• заболевания ЖКТ (снижение всасываемости кальция);
• ранняя менопауза;
• длительные периоды иммобилизации
• длительный прием глюкокортикоидов, гормонов щитовидной железы;
• заболевания щитовидной железы, надпочечников, почек, печени;
• низкий индекс массы тела;
• вредные привычки (курение,алкоголь);
• низкая физическая активность.

Рентгенологические методы являются наиболее доступными и широко используются в клинической практике при исследовании костей. Однако, при рентгенографии можно обнаружить наличие остеопении только при потере более 30% костной массы, поэтому этим методом чаще выявляются поздние признаки остеопороза – деформация позвонков или переломы трубчатых костей.

Денситометрия — измерение плотности костной ткани, основано на измерение минерального компонента костной ткани – кальция.
В настоящее время для ранней диагностики остеопороза используют различные методы костной денситометрии, позволяющие выявить уже 2-5% потери массы кости, оценить динамику плотности костной ткани в процессе развития заболевания или эффективность лечения. Применяются изотопные методы (моно — и двухфотонная абсорбциометрия), рентгеновские (моно — и двухэнергетическая абсорбциометрия, количественная компьютерная томография ) и ультразвуковые. С помощью монофотонной, моноэнергетической и ультразвуковой денситометрии исследуют периферические отделы скелета. Эти методы наиболее подходят для скрининга остеопороза или предварительного диагноза. Наиболее универсальным является применение двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA) – золотой стандарт, позволяющей измерять содержание костного минерала в любом участке скелета, а также определять содержание солей кальция, жира и мышечной массы во всем организме. Стандартными (автоматическими) программами для таких денситометров являются программы для поясничных позвонков, проксимальных отделов бедра, костей предплечья и программа «все тело».
Независимо от того, как рассматривать остеопороз – как заболевание или синдром, — риск переломов, определяемый при денситометрии, не может быть одинаковым для всех костей скелета. Поэтому выбор его участков для исследования является чрезвычайно важ-ным, Чтобы сделать этот выбор, необходимо помнить о том, что в костной ткани имеются два разных слоя. Компактное (кортикальное) вещество вносит основной вклад в прочность кости, но характеризуется невысокой скоростью метаболических процессов. Губчатое (трабекулярное) вещество, напротив, весьма активно в плане обмена веществ. Отмечено, что разные виды остеопороза по-разному сказываются на этих двух слоях.
При преимущественном поражение трабекулярного вещества – развивается постменопаузальный, гипогонадальный, стероидный остеопороз; кортикального вещества – сенильный, гипертиреодный, гиперпаратиреодный, диабетический остеопороз. При многих видах остеопороза наблюдается тенденция постепенного «распространения» остеопороза от осевого скелета (прежде всего позвонков), где появляются первые признаки остеопороза, к периферическому. Поэтому, учитывая чрезвычайную ценность ранней диагностики остеопороза, в целом следует отдать предпочтение исследованию осевого скелета. Исследование периферических отделов (большеберцовая, пяточные кости, фаланги пальцев) часто называют скриниговыми.

Читайте также: Ткани произведенные химическим путем из натурального сырья

Клинические лабораторные исследования

В основе патогенеза развития остеопороза лежит дисбаланс процессов костного ремоделирования (костеообразования) и костной резорбции: либо преобладает ускоренная резорбция, либо сниженое костеообразование, либо замедление обеих составляющих костного обмена. В норме количество новообразованной ткани эквивалентно разрушенной.
Основная цель ранней биохимической диагностики остеопороза состоит в оценке интенсивности костного метаболизма. Для этого используются специальные биохимические маркеры, которые можно разделить на три группы.
Наибольшее значение в дифференциальной диагностике заболеваний скелета метаболического характера имеет оценка гормонального статуса больных, в частности парати-реоидного гормона (ПТГ), половых стероидных и гонадотропных гормонов, а также витамина Д, участвующего с ПТГ в регуляции обмена кальция. Определение концентрации кальция, фосфора и общей активности щелочной фосфатазы сыворотки крови использу-ются в оценке общего статуса больного и имеет вспомогательное, но не диагностическое значение.

Маркеры формирования костной ткани

Остеокальцин – основной неколлагеновый белок костного матрикса, который син-тезируется остеобластами. Синтез остеокальцина зависит от витамина К и Д, что до некоторой степени снижает чувствительность и специфичность определения остеокальцина, как маркера метаболизма костной ткани. Но, именно ,его концентрация в крови отражает метаболическую активность остеобластов костной ткани, поскольку остеокальцин крови – результат нового синтеза, а не освобождения его при резорбции кости. Он синтезируется остеобластами во внеклеточное пространство кости, часть попадает в кровоток, где он и может быть проанализирован. Высокий уровень ПТГ подавляет выработку белка остеобластами, в результате чего снижается его концентрация в костной ткани и в крови. По мнению многих авторов, этот показатель «возможный» прогностический индикатор усиления заболевания костей.
Кальцитонин – полипептидный гормон, выделяемый С-клетками щитовидной железы. Основной эффект кальцитонина – снижение уровня кальция в крови и отложение в кости. По своему действию является антагонистом паратгормона. Кальцитонин действует через специфические рецепторы (в костях, почках), в результате чего тормозится резорбция костей и выход кальция из кости.
Костный фермент щелочной фосфатазы (b ALP) Его исследование, наряду с общей активностью щелочной фосфотазы (ЩФ), существенно повышает информативность при дифференциальной диагностике заболеваний скелета и печени. Щелочная фосфотаза ассоциируется с активностью остеобластов и поэтому ее определение дополняет картину формирования костной ткани.

Маркеры состояния обмена

Паратгормон (ПТГ) – является одним из основных регуляторов кальциево-фосфорного обмена, синтезируется паращитовидными железами в ответ на уменьшение внеклеточной концентрации кальция. Он активирует резорбцию костной ткани и приводит к поступлению кальция и фосфора в кровь. Тиреотроопный гормон (ТТГ), наоборот, способствует усвоению кальция и препятствует его выводу из костной ткани. Между тем, уровень кальция в крови должен быть постоянным, если его мало, то риск развития сердечной патологии высок и регуляторная система нашего организма идет на все, чтобы содержание кальция в крови было нормальным, «забирая» его у скелета, мыщц.
Кальций, фосфор – основные минеральные компоненты костной ткани. Разные формы и стадии остеопороза могут проявляться различными сдвигами в концентрациях этих минералов. Другой аспект проблемы нарушения кальциевого гомеостаза – дефицит витамина Д. Хорошо известно, что с возрастом наблюдается прогрессирующее снижение кишечной абсорбции не только кальция, но и витамина Д, а также образование витамина Д в коже. В 2006 году группа экспертов Американского национального фонда по изучению остеопороза показала, что лечение препаратами кальция и витамина Д экономически эффективно и выгодно в целях профилактики остеопороза.

Читайте также: Есть жировые ткани в мочевом пузыре

Маркеры резорбции костной ткани

Для оценки эффективности лечения остеопороза используют, как правило, маркеры резорбции, поскольку их снижение под влиянием терапии начинается уже через 2-3 недели и достигает плато через 3-6 месяцев (НИИ трансплантологии и искусственных органов МЗ РФ). Выявление нормального или значительно повышенного уровня маркера резорбции при однократном определении уже имеет диагностическое значение.
Деоксипиридинолин (ДПИД). На сегодняшний день ДПИД считают самым адекватным маркером резорбции кости. Костный коллаген характеризуется наличием поперечных связей между отдельными молекулами коллагена, которые играют большую роль в его стабилизации и представлены в виде деоксипиридинолина. Выход ДПИД в сосудистое русло из кости происходит в результате его разрушения остеокластами. ДПИД не подвергается дальнейшим метаболическим превращениям и выводится с мочой в неизменном виде. Его экскреция повышается при многих видах остеопороза.
beta-CrossLaps – (С-концевые телопептиды) образующиеся при деградации колагена 1 типа, который составляет более 90 % органического матрикса кости. Измерение beta-CrossLaps позволяет оценить темпы деградации относительно «старой» костной ткани. В норме малые фрагменты коллагена, образующиеся при его деградации, поступают в кровь и выводятся почками с мочой. У пациентов со сниженной функцией почек содержание beta-CrossLaps в сыворотке крови возрастает вследствие снижения экскреции. При патологическом увеличении резорбции костной ткани (пожилой возраст, остеопороз) коллаген 1 типа деградирует в большом объеме, что приводит к увеличению уровня фрагментов коллагена в крови.
В настоящее время все больше появляется данных о влиянии полиморфизмов генов на минеральную плотность костной ткани (МПКТ). Группой ученых из ГУ института ревматологии РАМН были получены данные о влиянии полиморфизма гена ВМР4 на ми-неральную плотность костной ткани и маркеры костного ремоделирования в группах женщин в постменопаузе, имеющих остеопороз.Обнаружена значимая ассоциация полиморфизма этого гена (6007С – Т полиморфизма 4 экзона) с МПКТ поясничного отдела и маркерами костного ремоделирования. При этом средний уровень щелочной фосфатазы был снижен, а значение уровня CrossLaps были высокими. Эти данные свидетельствуют о более низкой интенсивности процессов костеообразования и более высокой интенсивности процессов костной резорбции.
Изучение аллельного полиморфизма сети генов костного ремоделирования является перспективным направлением для выявления генотипов предрасположенности к остеопорозу.
Таким образом, определение уровня биохимических маркеров резорбции и ремоделирования кости позволяет:

• при профилактическом обследовании выявить пациентов с метаболическими нарушениями процессов ремоделирования и резорбции костной ткани;
• оценить и прогнозировать уровень потери костной массы;
• оценить эффективность проводимой терапии уже через 2-3 месяца

Прогностическая значимость

Высокие уровни маркеров резорбции костей, превышающие норму в 2 раза, связывают с двукратным увеличением риска переломов; пациенты с остеопорозом, имеющие уровни маркеров резорбции костей, превышающие нормы в 3 раза, имеют другую метаболическую костную патологию (включая злокачественную). Таким образом, показаниями для исследования маркеров метаболизма костной ткани являются:

• определение риска развития остеопороза;
• мониторинг в период мено — и постменопаузы;
• мониторинг при проведении гормональной заместительной терапии;
• оценка эффективности терапии антирезорбционными препаратами

Сегодня каждый из вас может самостоятельно выполнить диагностику остеопороза по специально разработанной лабораторной программе «Метаболизм костной ткани». Данная диагностика поможет выявить метаболические отклонения уже на самой ранней стадии и своевременно обратиться к врачу для профилактики и лечения.

Лабораторная программа: Метаболизм костной ткани

Маркеры формирования костной ткани

1. Остеокальцин
2. Щелочная фосфатаза

Маркеры состояния минерального обмена и его регуляции

1. Паратгормон (ПТГ)
2. Неорганический фосфор
3. Ионизированный кальций Маркеры резорбции костной ткани
   1. Деоксипиридинолин (ДПИД)
   2. CrossLaps – коллаген 1 типа