ΠΑΘΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΟΣΤΕΟΠΟΡΩΣΕΩΣ

Παρουσίαση με θέμα: "ΠΑΘΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΟΣΤΕΟΠΟΡΩΣΕΩΣ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΠΑΘΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΟΣΤΕΟΠΟΡΩΣΕΩΣ
ΚΑΛΤΣΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ MD FRCP Μονάδα Ενδοκρινολογίας, Τμήμα Παθολογικής Φυσιολογίας, Πανεπιστήμιο Αθηνών

2 Νέος Ορισμός της Οστεοπορώσεως Αντοχή τού Οστού
Ποιότητα Οστού Αντοχή καί Αρχιτεκτονική Ρυθμός Εναλλαγής (remodeling unit) Συσσώρευση Βλαβών (ρωγμές) Βαθμός μεταλλώσεως Ιδιότητες κολλαγόνου/ανόργανων Adapted from NIH Consensus Development Panel on Osteoporosis. JAMA 285:785-95; 2001 Οστική Πυκνότητα Νέος Ορισμός της Οστεοπορώσεως Αντοχή τού Οστού NIH Consensus Statement 2000 Δόμηση οστών Επιμέρους συστατικά οστών

3 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΑΝΤΟΧΗ ΟΣΤΟΥ
Οστική Πυκνότητα Αρχιτεκτονική οστού Επιμέρους συστατικά οστών Ρυθμός οστικής εναλλαγής

4 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΑΝΤΟΧΗ ΟΣΤΟΥ
Οστική Πυκνότητα Bone Architecture Bone Mineral Bone Turnover

5 Κατανομή Οστικής Πυκνότητας (BMD) σε υγιείς γυναίκες μεταξύ 30-40 ετών

6 Οστική πυκνότητα και κίνδυνος ανάπτυξης κατάγματος
Κίνδυνος ανάπτυξης κατάγματος

7 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΜΕΓΙΣΤΗ ΟΣΤΙΚΗ ΜΑΖΑ
Φύλο (Θ>Α) Εθνότητα (Μαύρη φυλή>Λευκή φυλή) Κληρονομικότητα Γονίδιο υποδοχέα οιστρογόνων Γονίδιο κολλαγόνου τύπου 1 Γονίδιο βιταμίνη D Στεροειδή γονάδων (οιστρογόνα και τεστοστερόνη) Αυξητική ορμόνη (αύξηση οστικής μάζας) Πρόσληψη ασβεστίου Άσκηση (αύξηση οστικής μάζας)

8 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΑΝΤΟΧΗ ΟΣΤΟΥ
Bone Density Bone Architecture Επιμέρους συστατικά οστών Bone Turnover

9 Θεμέλια ουσία οστού 40% οργανικά συστατικά 60% ανόργανα συστατικά
Κολλαγόνο τύπου 1 Πρωτεογλυκάνες Οστεοκαλσίνη/Οστεονεκτίνη Αυξητικοί παράγοντες/κυτοκίνες 60% ανόργανα συστατικά Yδροξυαπατίτης Κύτταρα Οστεοκλάστης/οστεοβλάστης/οστεοκύτταρο Επιμήκυνση Συμπίεση

10 Turner CH et al. Osteoporos Int 13:97-104; 2002
X Υπερμεταλλωμένο (οστεοπέτρωση) άριστο Υπομεταλλωμένο (οστεομαλακία) Δύναμη Παραμόρφωση Turner CH et al. Osteoporos Int 13:97-104; 2002 Ο Βαθμός Μεταλλώσεως Επηρεάζει την Ευθραυστότητα Brittleness: The amount of post yield strain that can occur before ultimate failure (fracture) occurs.

11 Σχετική έλλειψη ανόργανων στοιχείων  οστό είναι πολύ εύκαμπτο
Σχετική έλλειψη οργανικών στοιχείων  οστό είναι πολύ εύθραυστο

12 Πολυπύρηνα κύτταρα που εδράζονται σε περιοχές οστικής απορρόφησης
ΟΣΤΕΟΒΛΑΣΤΕΣ Προέρχονται πρόδρομες μορφές Επιφάνεια του οστού παράγουν οστεοειδές ΟΣΤΕΟΚΥΤΤΑΡΑ Οστεοβλάστες που περιβάλλονται από θεμέλια ουσία ? Ρυθμίζουν μεταβολισμό οστού υπό επίδραση συμπίεσης, κάμψης ? Απόπτωση ενεργοποιεί οστεοκλάστες ΟΣΤΕΟΚΛΑΣΤΕΣ Πολυπύρηνα κύτταρα που εδράζονται σε περιοχές οστικής απορρόφησης Ενεργοποιούνται κατόπιν δράσης PTH σε αντίστοιχους υποδοχείς που βρίσκονται στους οστεοβλάστες RANKL

13 Διαφοροποίηση οστεοκλαστών & RANK
ΟΣΤΕΟΒΛΑΣΤΗΣ RANKL OPG RANK Οστεοκλάστης Πρόδρομος οστεοκλάστης Οστική απορρόφηση Διαφοροποίηση οστεοκλαστών & RANK

14

15 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΑΝΤΟΧΗ ΟΣΤΟΥ
Bone Density Αρχιτεκτονική οστού Bone Mineral Bone Turnover

16 Η διατήρηση της μικροαρχιτεκτονικής οστού σημαντική αντοχή οστού
180 kg 20 kg (μήκος δοκίδων)2 καθορίζει αντίσταση έναντι φορτίου σύνθλιψης

17 Ικανότητα αντίστασης στην σύνθλιψη
This is a cartoon image illustrating the buckling ratio.

18 Αλλαγές αρχιτεκτονική σπογγωδών οστών με ηλικία
Ελάττωση πάχους δοκίδων που είναι πιο έντονη στις οριζόντιες δοκίδες οστών που δεν δέχονται επίδραση επιμέρους φορτίων Έλάττωση συνδέσεων μεταξύ οριζόντιων δοκίδων Ελάττωση ισχύος δοκίδων και δημιουργία προυποθέσεων για ανάπτυξη κατάγματος 20 έτη 50 έτη 80 έτη Mosekilde L., Calcified Tissue Inter. 53(Suppl 1): S121-S126, 1993

19 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΑΝΤΟΧΗ ΟΣΤΟΥ
Bone Density Bone Architecture Bone Mineral Οστική εναλλαγή

20 Διαδικασία Αναδομήσεως τού Οστού (οστική εναλλαγή)
Οστό Οστεοκλάστες Lining Cells Κοιλότητες απορρόφησης The bone remodeling process begins when the cells lining the bone surface are activated to form osteoclasts. Osteoclasts secrete acid, which dissolves the bone mineral, to form resorption cavities (pits). Osteoblasts are recruited to the resorbed bone and secrete osteoid matrix, which is comprised mainly of collagen. Over time, the osteoid matrix becomes mineralized to form bone. Lining Cells Επιμεταλλωμένο οστό Οστεοβλάστες Οστεοειδές

21 Μικροσκοπική και μακροσκοπική σύσταση του οστού

22 Διαταραχές που συνοδεύουν τροποποιήσεις ρυθμού οστικής εναλλαγής
Φυσιολογικό Ποιότητα οστού Bone Turnover Ελαττωμένος ρυθμός οστικής εναλλαγής Αυξημένος ρυθμός οστικής εναλλαγής

23 Συνέπειες διαταραχής ρυθμού οστικής εναλλαγής
Αυξημένος ρυθμός αυξάνει τον κίνδυνο κατάγματος  Περιοχές απορρόφησης (stress risers)  Σύνδεσης μεταξύ επιμέρους δοκίδων  Επιμετάλλωσης θεμέλιας ουσίας Ελαττωμένος ρυθμός αυξάνει τον κίνδυνο κατάγματος  Ικανότητας οστικής αναδόμησης  Συσσώρευσης μικροβλαβών  Επιμετάλλωσης (παλαιό οστό)

24 του Yψηλού Ρυθμού Oστικής Εναλλαγής
Επιδράσεις του Yψηλού Ρυθμού Oστικής Εναλλαγής Αυξημένος ρυθμός οστικής εναλλαγής Επιταχύνει την Απώλεια οστού Διασπά την μικροαρχιτεκτονική των δοκίδων Αυξάνει την συγκέντρωση του μηχανικού stress Ελαττώνει την πυκνότητα μεταλλώσεως Ελαττωμενη αντοχή οστού

25 Υψηλός Ρυθμός Οστικής Εναλλαγής Οδηγεί στην Ανάπτυξη Εκπηγάσεων Stress (Stress Risers) καί Διατρήσεων Lining Cells Bone Osteoclasts Note that stress risers are NOT microfractures or microcracks. Stress risers are only points of critical mechanical compromise in the bone structure, at which the application of a significant mechanical stress (strain, torsion, etc) makes this area as very susceptible to sustaining a fracture. Διατρήσεις Stress Risers

26 Κοιλότητες από την απορρόφηση ως εκπηγάσεις μηχανικού Stress
Φυσιολογικό Οστεοπορωτικό Resorption cavities occur on trabecular surfaces in normal bone. In osteoporotic bone, the cavities are more numerous and may be deeper. Resorption cavities in bone can act as mechanical stress risers, which decrease overall bone strength. This concept is illustrated on the right with the picture of the cane. The notch in the cane acts as a stress riser, to decrease the overall strength of the cane. Adapted from Parfitt A.M. et al. Am J Med 91, Suppl 5B: 5B-34S

27 Adapted from Parfitt AM. Am J Med, 1987 Μετάδοση τού Μηχανικού stress
stress “riser” Μετάδοση τού Μηχανικού stress Επίδραση των διαρρήξεων από την αναδιάπλαση στήν Κατανομή τού Μηχανικού Stress

28 Bell et al. Calcified Tissue Research 1: 75-86, 1967
Δομικός Ρόλος των Δοκίδων Αντοχή στη συμπίεση συνδεόμενων καί ασύνδετων δοκίδων 1 16 X The compressive strength of connected trabeculae is 16-fold greater than disconnected trabeculae. Bell et al. Calcified Tissue Research 1: 75-86, 1967

29 Διατρήσεις Δοκίδων Mosekilde L. Bone Miner 10: 13-35, 1990
Bone remodeling imbalance with less bone formation than resorption results in thinning and eventual loss of trabecular connectivity. The in the panel on the left, illustrates a 2D histomorphometric stain of a trabecular perforation. The red color is not osteoid, it depicts elements of the marrow. The panel on the right is an image from scanning electron microscopy (SEM) showing the loss of connectivity, or perforation, of the trabeculae network. Mosekilde L. Bone Miner 10: 13-35, 1990 Seeman Lancet 359, , 2002.

30 Μετάλλωση τού Οστού από την Βασική Πολυκυττάριο Μοναδα (BMU)
100 - 50 - 0 - Βαθμός μεταλλώσεως (%) Χρόνος Δευτερογενής μετάλλωση (χρόνια) Πρωτογενής μετάλλωση (3 μήνες) Ott S. Advances in Osteoporotic Fracture Management 2: 48-54, 2003

31 Ετερογένεια στη παθογένεια οστεοπόρωσης μεταξύ γυναικών με κατάγματα

32 Σύνοψη : επίδραση στον ρυθμό οστικής εναλλαγής
↑ απορρόφησης Αγωγή ↓ οστικής εναλλαγής σύνθεση > απορρόφησης Λιγότερες σε αριθμό και βάθος περιοχές οστικής απορρόφησης ↑ επιμετάλλωσης

33 ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΟΣΤΕΟΠΟΡΩΣEΩΣ
Κλινική (κατάγματα) Απεικονιστική Βιοχημική

34 Κλινική διάγνωση - κατάγματα

35 Ακτινολογική επιβεβαίωση

36 Τι ακριβώς προσδιορίζεται
Χρησιμοποιούμενοι τρόποι προσδιορισμού οστικής πυκνότητας και ρυθμού εναλλαγής Μέθοδος Προσδιορισμός Τι ακριβώς προσδιορίζεται Οστική πυκνότητα (Bone mineral density, BMD) Hip, spine Forearm, hand, heel Bone mass/ mineralization density Ρυθμός οστικής εναλλαγής Οστική απορρόφηση Οστική σύνθεση Βιοχημικοί δείκτες ρυθμού οστικής εναλλαγής NTx (urine; resorption) CTx (urine; resorption) BSAP (serum; formation) Osteocalcin (serum; formation) Measurement Tools Currently Available for Assessing BMD and Bone Turnover The mineral content of bone can be determined using various devices that measure bone density. Dual energy x-ray absorptiometry (DEXA) of the spine and hip is the “gold standard” method. DEXA is a noninvasive procedure that can be completed within minutes and with very low levels of radiation.1 There are also instruments that measure bone density in the forearm, finger, and the heel. According to the International Society for Clinical Densitometry, peripheral devices should not be used with World Health Organization criteria for the diagnosis of osteopenia and osteoporosis to make such diagnoses.2 The International Society for Clinical Densitometry has stated that peripheral devices are useful for assessment of fracture risk.2 Bone turnover can be assessed by measuring substances in serum or urine that reflect the turnover process. Measurement of biochemical markers of bone turnover is noninvasive and can, with repeated measurements, detect changes over short time intervals. Although the ability to measure changes in bone turnover is a technologic advance, the clinical utility of such measurements for the management of individual patients has not been established.3 References: 1. National Osteoporosis Foundation. Physician's guide to prevention and treatment of osteoporosis. Belle Mead, NJ: Excerpta Medica Inc; 1998. 2. Official Positions of the International Society for Clinical Densitometry (ISCD). Available at: Accessed June 28, 2003. 3. Khosla S, Kleerekoper M. Biochemical markers of bone turnover. In: Favus MJ, ed. Primer on the Metabolic Bone Diseases and Disorders of Mineral Metabolism. 4th ed. Philadelphia, Pa: Lippincott Williams & Wilkins; 1999:128–134.

37 Γιατί χρειάζεται προσδιορισμός BMD ?
Oστεοπόρωση είναι σοβαρή – Οστεοπορωτικά κατάγματα αυξάνουν νοσηρότητα και θνησιμότητα Οστεοπόρωση εύκολη διάγνωση - BMD διαγιγνώσκει νόσο πριν κατάγματα Αποτελεσματική θεραπεία – Πιθανότητα κατάγματος ελαττώνεται κατά 50%

38 Προσδιορισμός οστικής πυκνότητας (BMD)
Κύριες technologies Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA) Quantitative Ultrasound (QUS) Quantitative Computerized Tomography (QCT) Πολλοί κατασκευαστές Πολλές συσκευές Δυνατότητα προσδιορισμού σε διαφορετικά σημεία σκελετού

39 DXA Technology Detector (detects 2 tissue types - bone and soft tissue) Μικρή δόση ακτινοβολίας ασθενή Μικρή διάχυση ασκτινοβολίας Patient Collimator (pinhole for pencil beam, slit for fan beam) Photons X-ray Source (produces 2 photon energies with different attenuation profiles)

40 BMD διενεργείται για τρείς κυρίως λόγους
Διάγνωση οστεοπόρωσης Πρόγνωση κινδύνου κατάγματος Εκτίμηση θεραπείας

41 Τι πραγματικά μετράει DXA : Bone Mineral Content (BMC) σε Grams και επιφάνεια cm2
“BMD g/cm2 “T-score” συγκρίνει BMD ασθενούς με αυτή του νεαρού ενήλικα και εκφράζει τη διαφορά ως τυπική απόκλιση (SD) score

42 Ποιες περιοχές του σκελετού ελέγχονται ?
Κάθε ασθενή Σπονδ. στήλη (ΣΣ) Ο1-Ο4 Μηριαίο Total Proximal Femur Femoral Neck Trochanter Μερικοί ασθενείς Άκρα χείρα (33% Κερκίδα) Αδυναμία προσδιορισμού ΣΣ, μηριαίου Υπερπαραθυρεοειδισμό Πολύ παχύσαρκοι Χρησιμοποιείται το χαμηλότερο T-score

43 BMD Ασθενούς – BMD νεαρού ενήλικα 1 SD BMD νεαρού ενήλικα
T-score BMD Ασθενούς – BMD νεαρού ενήλικα 1 SD BMD νεαρού ενήλικα Παράδειγμα: T-score = 0.7 g/cm g/cm2 0.1 g/cm2 =

44 Z-score 1 SD Mέσο BMD ‘φυσιολογικών’ ίδιας ηλικίας g/cm2
BMD ασθενούς – Mέσο BMD ‘φυσιολογικών’ ίδιας ηλικίας 1 SD Mέσο BMD ‘φυσιολογικών’ ίδιας ηλικίας g/cm2 Χαμηλά Z-score (<-2.0) πιθανώς να υποδηλώνουν 2παθή οστεοπόρωση . . . Δεν έχει επιβεβαιωθεί από κλινικές μελέτες Υπόνοια υψηλή

45 Προσδιορισμός οστικής πυκνότητας

46 Προσδιορισμός οστικής πυκνότητας

47 -2.5 ή ολιγότερο και κατάγματα
Διαγνωστική κατάταξη Κατάταξη T-score Φυσιολογικό -1 ή μεγαλύτερο Oστεοπενία μεταξύ -1 και -2.5 Oστεοπόρωση -2.5 ή όλιγότερο Βαριά οστεοπόρωση -2.5 ή ολιγότερο και κατάγματα WHO Study Group

48 Kanis JA et al. J Bone Miner Res. 1994;9:1137.
ΓΙΑΤΙ -2.5? Αυτό το όριο αναγνωρίζει το 30% των μετεμηνοπαυσιακών γυναικών που έχουν οστεοπόρωση στη ΣΣ, μηριαίο, άκρα χείρα. Αντιστοιχία με τη πιθανότητα ανάπτυξης καταγμάτων στα σημεία αυτά Kanis JA et al. J Bone Miner Res. 1994;9:1137.

49 Σχετικός κίνδυνος ανάπτυξης κατάγματος Οστική πυκνότητα (T-score)
Κίνδυνος ανάπτυξης κατάγματος διπλασιάζεται με κάθε ελάττωση BMD κατά 1 SD Σχετικός κίνδυνος ανάπτυξης κατάγματος Exponential Relationship Οστική πυκνότητα (T-score)

50 Οστική πυκνότητα και ηλικία vs. κινδύνου ανάπτυξης κατάγματος
10ετής πιθανότητα κατάγματος (%) Age 80 70 60 50 Adapted from Kanis JA et al. Osteoporosis Int. 2001;12:

51 Treatment Guidelines Patient Profile T-score NOF AACE No Risk Factors
Summary of recommendations for pharmacologic therapy according to T-score from the National Osteoporosis Foundation (NOF) and the American Association of Clinical Endocrinologists (AACE) Patient Profile T-score NOF AACE No Risk Factors Less than -2.0 -2.5 or less Risk Factors† Less than -1.5 -1.5 or less † Fragility fracture, family history of fracture, cigarette smoking, low body weight (<127 lbs.), etc. National Osteoporosis Foundation American Association of Clinical Endocrinologists 2001.

52 Ενδείξεις διενέργειας BMD
Όλες γυναίκες ηλικίας μεγαλύτερης 65 ετών Όλοι άνδρες ηλικίας μεγαλύτερης 70 ετών Ενήλικες με κατάγματα Ενήλικες με νόσο που συνοδεύεται από χαμηλή BMD Eνήλικες που κάνουν χρήση φαρμάκων που οδηγούν σε χαμηλή BMD Ασθενείς που λαμβάνουν θεραπεία για οστεοπόρωση για εκτίμηση του αποτελέσματος Ασθενείς που δεν λαμβάνουν θεραπεία στους οποίους απώλεια οστικής μάζας θα οδηγήσει στη λήψη θεραπείας ISCD Position Development Conference 2003

53 Βιοχημική- ΟΣΤΙΚΟΙ ΔΕΙΚΤΕΣ
Με προσδιορισμό BMD απαιτούνται 1-2 έτη για ανάδειξη μεταβολών Πρώιμες αλλαγές έμμεσα με χρησιμοποίηση βιοχημικών δεικτών που εκφράζουν τον ρυθμό οστικής εναλλαγής Το μόριο κολλαγόνου

54 Βιοχημικοί δείκτες σχετιζόμενοι με την αποδόμηση των ινών κολλαγόνου τύπου Ι
C C-Telopeptide crosslink C 930 N C N 87 Pyridinium crosslinks N N-Telopeptide crosslink N

55 Βιοχημικοί δείκτες οστικού μεταβολισμού
Σύνθεση Αποδομή AP / BAP (S) Crosslinks and crosslinked telopeptides NTX, CTX (U, S) Osteocalcin (S) PICP / PINP Calcium (U) Hydroxyproline (U)

56 Βιοχημικοί δείκτες (by products) ρυθμού οστικής εναλλαγής
Αποδομή Προιόντα διάσπασης κολλαγόνου Urine hydroxyproline galactosyl hydroxylysine pyridinium crosslinks of collagen C-and N-telopeptides Deoxypyridinoline pyridinoline Eνζυμα tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) Σύνθεση Matrix proteins Serum osteocalcin (OC) procollagen type I propeptides C-terminal (PICP) N-terminal (PINP) Eνζυμα Serum bone isoform of alkaline phosphatase (bSAP) 4

57 Διακύμανση των δεικτών οστικού μεταβολισμού
Τύποι διακύμανσης Ημερήσια Από ημέρα - ημέρα Εμ. ρύση Εποχιακή Αύξηση Γήρανση Παρουσία καταγμάτων Νόσοι Φάρμακα Πρόσληψη φαγητού Κλινική σημασία Παρακολούθηση ρυθμού οστικής εναλλαγής Καθορισμός τιμών αναφοράς Κατάταξη ασθενών ανάλογα ρυθμού οστικού εναλλαγής 7

58