Сучасні біохімічні маркери в діагностиці остеопорозу.

БІОХІМІЧНІ МАРКЕРИ ФОРМУВАННЯ КІСТКИ
В даний час використовуються три біохімічних маркера формування кістки, здійснюваного остеобластами.
1) Кісткова лужна фосфатаза (КЩФ), продукуються остеобластами і визначається в сироватці крові. Специфічність КЩФ, а також такі характеристики її метаболізму, як час напіввиведення в крові, що становить 1 - 2 дні, відсутність метаболізму в печінці, очищення з крові нирками, наближають КЩФ комфортними маркерами активності остеобластів. Передбачається, що КЩФ бере участь у процесі мінералізації остеоїду, проте до теперішнього часу функція її остаточно не встановлена. Разом з тим показано, що синтез КЩФ зростає в процесі диференціації остеобластів, що має місце в умовах прискореного формування кістки. Отримано також кореляція між рівнем КЩФ в крові та даними інвазивних методів дослідження швидкості формування кістки в людини (гістоморфометрія і кінетикою радіоактивного кальцію в організмі). Інтерпретація даних дослідження КЩФ, однак буває утруднена, що пов'язано, з одного боку, статевими та віковими особливостями її активності, а з іншого, - з недостатньою специфічністю методів, використовуваних для її визначення. Найбільш адекватними методами дослідження КЩФ в даний час вважаються радіоімунний та імуноферментний аналізи з використанням моноклональних антитіл [2, 7].
2) Остеокальцин (OK) - неколагенових кальцій, зв'язуючий білок з молекулярною масою 5700 д, синтезується остеобластами і одонтобластам і визначається в сироватці крові. ОК збагачений гаммакарбоксіглутаміновой кислотою, і для його синтезу потрібно вітамін К. Більше 90 відсотків синтезованого остеобластами ОК у молодих і близько 70 відсотків у дорослих людей включається в кістковий матрикс, а інша частина потрапляє у кров. Точно встановити частку синтезованого остеобластами ОК, що попадає в кровотік, не представляється можливим, більш того вона може змінюватися в залежності від характеру метаболічних порушень в кості. Виводиться О К з кровотоку нирками (шляхом клубочкової фільтрації і деградації в ниркових канальцях). При вираженому зниженні клубочкової фільтрації, зокрема, при хронічній нирковій недостатності, рівень ОК в крові може бути завищеним. Наявність в крові фрагментів ОК внаслідок або часткового його руйнування в судинному руслі під впливом циркулюючих протеаз, або внаслідок його руйнування в процесі резорбції кістки також може призводити до завищених значень при визначенні ОК. Крім того, рівень ОК в крові схильний до великих добовим коливанням. Разом з тим, отримана хороша кореляція між рівнем ОК в крові та даними інвазивних методів оцінки стану процесу формування кістки при різних метаболічних ураженнях скелета, і тому, незважаючи на всі вищеописані обмеження, ОК у крові розглядається, як один з найбільш інформативних біохімічних маркерів формування кістки і швидкості "кісткового обороту". Найбільш адекватними методами дослідження ОК в даний час також вважаються радіоімунологічних та імуноферментний аналізи з використанням антитіл [2, З].
3) карбокси і - Амінотермінальние пропептид проколагену I типу (КТППКI іАТППКI). Колаген! типу - основний білок, що становить 90 відсотків органічного матриксу кістки. Він синтезується остеобластами у вигляді попередника проколагену 1 типу, який представляє собою велику молекулу, яка містить з К-і А-решт частково глобулярні фрагменти (КТППКI і АТППКI), які відокремлюються від основної молекули за допомогою специфічних пептидаз після викиду проколагену з клітки. Очищена молекула колагену I типу включається в побудову фібрил кісткового матриксу, а КТППКI і АТППКI викидаються в екстрацелюлярний рідина. Співвідношення між кількістю колагену, відкладали в кістковий матрикс і кількістю КТППКI (або АТППКI), що надходить в кровотік, теоретично дорівнює 1, і тому за рівнем КТППКI (АТППКI) представляється можливим судити про здібності остеобластів продукувати колаген I типу. Оскільки молекулярна маса КТППКI становить 100 KD, він не фільтрується нирками, і, отже, його рівень у крові не залежить від стану клубочкової фільтрації. КТППКI метаболізується в печінці:
на ендотеліальних клітинах печінкових синусоїдів є специфічні рецептори, завдяки чому КТППКI швидко зникає з кровотоку (t1/2 6-8 хвилин). Між рівнем КТППКI в крові та даними вищезазначених інвазивних методів оцінки формування кістки також отримана хороша кореляція. Визначаються КТППKI і АТППКI в крові за допомогою радіоімунного та імуноферментного аналізів (2, 3, 5).
БІОХІМІЧНІ маркерів резорбції КІСТКИ
До специфічних біохімічним маркерами резорбції кістки можуть бути віднесені або продукти деградації колагену I типу (вільні амінокислоти і різні типи пептидів), які утворюються в результаті руйнування кісткового матриксу під впливом остеокластів, або ферменти, які беруть участь у цьому процесі.
1) пиридинолин (ПІД) і деоксипиридинолин (ДПІД) в сечі. Кістковий колаген характеризується наявністю поперечних зв'язків між окремими молекулами колагену, які відіграють велику роль у його стабілізації і представлені у вигляді пиридинолин (оксілізілпірідіноліна) і деоксипиридинолина (лізілпірідіноліна). Поперечні зв'язки формуються позаклітинно після відкладення молекул колагену в матрикс, і їх вихід з кістки в судинне русло можливий тільки в результаті резорбції кістки, здійснюваної остеокластами, тобто в результаті руйнування колагену. Найбільш специфічним для кісток є ДПІД, оскільки він міститься переважно в кістках і в невеликій кількості в дентині, аорті і зв'язках, а ПІД крім кісток в достатній кількості ще й у хрящах. Вважають, що ПІД і ДПІД НЕ метаболіруются в організмі, а виводяться із сечею. На підставі вищесказаного, ПІД і особливо ДПІД в даний час вважають найбільш адекватними маркерами резорбції кістки. При цьому для оцінки резорбції використовується такий параметр, як відношення концентрації пірілінков (ПІД і ДПІД) до концентрації креатиніну в сечі. Для визначення ПІД і ДПІД використовуються Високороздільна рідинна хроматографія з подальшою флюоріметріей та імуно-ферментний аналіз з використанням антитіл до ПІД або ДПІД | 2, б].
2) карбокси і-Амінотермінальние телопеатіди колагену I типу (KTTKI, ATTK.I) в плазмі та сечі. Крім кістки, вони присутні у всіх тканинах, які містять колаген I типу. У судинне русло з кісток телопептіди виходять винятково в процесі резорбції, проте, дані про їх метаболізмі і очищенні відсутні. Для визначення KTTKI застосовують радіоімунологічних метод з використанням поліклональних антитіл, а для визначення ATTKI - імуноферментний аналіз з використанням моноклональних антитіл проти поперечносвязанних молекул колагену I типу [2, 6].
3) оксипроліну в сечі (ОПР). ОПР складає близько 14 відсотків амінокислотного складу колагену, що продукується остеобластами. ОПР утворюється в результаті гідроксилювання проліну в процесі посттрансляційної модифікації проколлагенових ланцюгів, яка частково має тканинну специфічність. 85 -90 відсотків ВП, що звільняється з кісток в результаті руйнування колагену, метаболізується в печінці і лише 10 - 15 відсотків - з'являється в сечі. При цьому близько 10 відсотків ОПР, що з'являється в сечі, становить ВП, що утворюється не в результаті резорбції, а в результаті деградації знову синтезованих проколлагенових пептидів або нових колагенових молекул, не використаних при побудові кісткового матриксу. Таким чином, з'являється в сечі ОПР відображає сумарно і функцію остеобластів (процес формування), і функцію остеокластів (процес резорбції), однак частка ОПР, утвореного в результаті резорбції, превалює. Використовуючи дослідження ОПР в сечі для оцінки швидкості кісткового обороту, слід також мати на увазі, що він не є специфічним тільки для кісток, оскільки міститься, хоча і в меншій кількості, але у всіх типах колагенових колекул. Крім того, він може з'являтися в сечі також в результаті прийому містить колаген їжі.
4) Галактозілоксілізін в сечі (ГОЛ). Утворюється, як і ОПР, в остеобластів в результаті гідроксилювання лізину з наступним глікозилювання (приєднанням галактози). Міститься виключно в колагені, при цьому переважно в колагені I типу, що знаходиться в кістках.


Його немає в колагенових пептидах і тому він не викидається з кісток у процесі формування кістки, а з'являється в судинному руслі виключно в процесі резорбції кістки. Не метаболізується в печінці, виводиться із сечею. Для визначення ГОЛ використовується Високороздільна рідинна хроматографія з подальшим флю-оресцентним аналізом [2].
5) Тартратрезістентная кисла фосфатаза (ТРКФ), один з 6 ізофер-ментів кислої фосфатази, знаходиться у великій кількості в остеокластах і секретується ними в позаклітинне середовище під час резорбції. Вона присутня і в інших клітинах, особливо в макрофагах. Оскільки активність ТРКФ в сироватці крові зростає при станах, що характеризуються посиленням процесу резорбції кістки, а також є кореляція між її активністю і даними гістоморфометрія, ТРКФ використовують для визначення виразності резорбтивних процесів у скелеті. Проте необхідні подальша оцінка специфічності та діагностичної цінності цього маркера, а також дослідження для розробки більш адекватних методів її визначення.
ОСОБЛИВОСТІ ПОВЕДІНКИ РІЗНИХ БІОХІМІЧНИХ МАРКЕРІВ формування і резорбції КІСТКИ ПРИ ДЕЯКИХ ВИДАХ ВП
постменопаузального ОП. В основі його виникнення лежить дефіцит естрогенів, який первинно тягне за собою активізацію процесу резорбції кістки, з вторинним посиленням процесу формування кістки внаслідок спареними обох процесів. Втрати кісткової маси виникають в результаті переважання резорбируются кістка процесів і можуть бути як швидкими, так і повільними в залежності від ступеня посилення резорбції та ступеня порушення співвідношення між процесами ремоделювання кістки. Тому для постменопаузального ОП характерно збільшення таких маркерів резорбції, як ПІД, ДПІД, KTTKI та ДПР, а також різного ступеня вираженості збільшення маркерів формування кістки - ОК, КЩФ і КТППI. За співвідношенням зміни маркерів резорбції та формування представляється можливим судити про швидкість кісткових втрат, передбачити ризик розвивається перелому кістки, при якому знаходять зниження ОК. і збільшення ДПІД і ТРКФ, а також вибрати найбільш адекватну терапію:
при високій швидкості кісткового обороту кращі препарати, що пригнічують резорбцію, а при низькій - препарати, що стимулюють формування кістки, і оцінювати надалі її ефективність [2, 3, 4, б].
ВП при деяких ендокринних захворюваннях
1) ОП при первинному гиперпаратиреозе розвивається в результаті первинного посилення процесу резорбції кістки остеокластами під дією ПТГ з вторинної активізацією остеобластів та процесу формування кістки. Таким чином, при первинному гиперпаратиреозе має місце висока швидкість кісткового обороту, яка неминуче супроводжується втратами кісткової маси, і характеризується значним збільшенням як маркерів резорбції (ПІД, ДПІД), так і маркерів формування кістки (ОК і КЩФ) [3, 4].
2) ОП при гіпертиреозі , як і при первинному гиперпаратиреозе розвивається внаслідок активізації остеокластів тільки під впливом тиреоїдних гормонів і, таким чином, первинного посилення резорбтивних процесів у скелеті. Зміни з боку кісткового обороту і біохімічних маркерів резорбції та формування аналогічні змінам при первинному гиперпаратиреозе [3,4].
3) ВП при ендогенному (хвороба Кушинга) і екзогенному гиперкортицизме, розвивається внаслідок тривалого лікування глюкокортикоїдами. Патогенез виникнення кісткових втрат при надлишку глюкокортикоїдів пов'язують: 1) з прямим придушенням глюкокортикоїдами активності остеобластів, здійснюють формування кістки, а також 2) зі збільшенням резорбції кістки внаслідок активізації остеокластів, спричиненої ПТГ, рівень якого підвищується у відповідь на гіпокальціємію (вторинний гіперпаратиреоз), яка може виникати в результаті викликається глюкокортикоїдами нарушнія всмоктування кальцію в кишечнику та зниження реабсорбції кальцію в нирках. Таким чином, на тканинному рівні відбувається придушення формування кістки, в той час як резорбція кістки може бути або нормальної, або посиленою, що і призводить до порушення балансу між цими двома процесами в місцях ремоделювання кістки і відповідно до втрати кісткової маси. При остеопорозі, викликаному екзогенним і ендогенним гиперкортицизмом, спостерігають зниження ОК і нормальний рівень КЩФ. Оскільки, за даними гістоморфометрія надлишок глюкокортикоїдів викликає зменшення числа остеобластів, зниження ОК може бути обумовлене як придушенням синтезу ОК активними остеобластами, так і зменшенням їх числа. Разом з тим, згідно експериментам in vivo глюкокортикоїди стимулюють продукцію остеобластами КЩФ, і таким чином, нормальні її значення у хворих на остеопороз можуть пояснюватися комбінацією двох протилежних впливів глюкокортикоїдів на остеобласти (посилення продукції КЩФ кожною клітиною і зменшення числа продукуючих клітин). Показано також, що при систематичному лікуванні глюкокортикоїдами спостерігається виражене зниження не тільки ОК, але й КТППКI, що становить відповідно 48 відсотків і 38 відсотків, при цьому ступінь зниження КТППКI залежить від дози преднізолону. Останні дані підтверджують більш ранні дослідження про те, що глюкокортикоїди пригнічують синтез остеобластами колагену I типу. Значних змін з боку показників резорбції кістки при глюкокортикоїдної остеопорозі не виявлено, тому ПІД були практично нормальними, а ТРКФ мала різноспрямовані зрушення в різних хворих [2, 3, 4, 5].
4) ВП після алотрансплантації нирки ( АТП). У виникненні остеопорозу після АТП грають роль як ендокринні порушення (дефіцит кальцитріолу, вторинний або третинний гіперпаратиреоз), так і імуносупресивна терапія, що включає глюкокортикоїди і циклоспорин. Впливу ПТГ і глюкокортикои дів на процеси ремоделювання скелета нами вже описані, що ж стосується циклоспорину, то він також має, мабуть, прямі ефекти на популяції кісткових клітин, однак, дані про характер цих ефектів суперечливі: в експериментах in vitro циклоспорин А інгібує резорбцію кістки, що спричинюється ПТГ, а в експериментах in vivo - викликає прискорення процесів ремоделювання у щурів, з подальшим розвитком ос-теопеніі. Розмаїття чинників, що впливають на метаболічні процеси в кістках при АТП, визначає і різноманітність остеопатий, можна побачити при цьому стані. Характер остеопатий після АТП залежить, мабуть, від того, який із цих факторів переважає. ОП при АТП характеризується наступними змінами з боку маркерів формування і резорбції кістки: збільшенням КЩФ, як при нормальному, так і підвищеному ПТГ, пов'язаним, ймовірно з лікуванням циклоспорином, відсутністю збільшення ОК, вимагає подальшого осмислення, зниженням КТППК1, пов'язаним, ймовірно, з глюкокортикоїдами , а також збільшенням ТРКФ [1, 4, 5, 7, 8].
Таким чином, використання сучасних біохімічних маркерів кісткового ремоделювання дозволяє оцінити стан метаболізму в кістковій тканині, встановити швидкість обмінних процесів, що відбуваються в ній, і, отже, темпи втрати кісткової маси, що тягнуть за собою розвиток остеопорозу, а також підібрати адекватне лікування та оцінити його ефективність.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.
1. Шумаков В. І., Мойсюк Я. Г., Томіліна І. А., Єрмакова І. П. "Трансплантація нирки. Порушення мінерального обміну".//Трансплантологія. Керівництво під ред. В. І. Шумакова. Москва "Медицина", Тула "Репронікс Лтд." - 1995. - Приватна Трансплантологія. Глава 17 - стор 183 - 211.
2. Bettica P., Moro L. "Biochemical markers of bone metabolism in the assessment ofosteoporosis"//JIFCC 1995. V. 7, issue 1, p. 16 - 22.
3. Ebeling P. R., Peterson J. M., Riggs B. L. "Utility of type I procollagen propeptide assays for assessing abnormalities in metabolic bone diseases"//J of Bone and Mineral Research 1992, v. 7, # 11, р. 1243 - 1250.
4. Favus M. J. Ed. Primer on the Metabolic Bone Diseases and Disorders of Mineral Metabolism//Raven Press. New York. - 1995. - Pp. 1200.
5. Oikarinen A., Autio P., Vuori J., Vaananen K., Risteli L., Kistala U., Risteli J. "Systemic glucocorticoid treatment decreases serum concentrations of carboxyterminal propeptide of type I procollagen and aminoterminal propeptide of type III procollagen"//British J of Dermatology 1992, v. 126, р. 172 - 178.
6. Valimaki M. J., Tantela R., Jones J. D., Peterson J. M., Riggs BL. "Bone resorption in healthy and osteoporotic postmenopausal women: comparison markers for serum carboxy-terminal telopeptide of type I collagen and urinary pyridinium cross-links"//EurJ Endocrinol 1994, v. 131, p. 258 - 262.
7. Withold W., Degenhardt S., Castelli D., Heins M., Grabensee B. V. R. 273.