Сравнительная оценка эффективности алендроната и кальцитонина в терапии постменопаузального остеопороза

Остеопороз – одно из основных заболеваний людей старшей возрастной группы, которое развивается при изменении метаболизма костной ткани в период старения организма и сопровождается уменьшением костной массы. Существующие маркеры костного метаболизма связаны со всеми стадиями костного цикла и могут быть индикаторами формирования кости, ее резорбции и общего обмена веществ костной ткани. Маркеры формирования кости являются показателями синтетической деятельности остебластов и метаболизма проколлагена. Маркеры резорбции костной ткани отражают деятельность остеокластов и/или распад коллагена.
Оценка костного метаболизма по одному из маркеров с целью сравнения активности процессов резорбции и синтеза костной ткани может с успехом использоваться в современной клинической практике [1].
Бисфосфонаты и кальцитонин являются мощными ингибиторами резорбции костной ткани и применяются в лечении постменопаузального остеопороза. Известно, что бисфосфонаты и кальцитонин проявляют прямое ингибирующее действие на зрелый остеокласт. Однако особенности механизмов протективного воздействия этих веществ на костную ткань еще полностью не изучены.
Установлено, что микроэлементы определяют качество построения костной ткани, выступая в роли металлоэнзимов при синтезе коллагена и других протеинов, формирующих структуру кости. Их участие в развитии и формировании скелета связано с выполнением ими каталитической функции при синтезе органической матрицы кости. Одним из важнейших микроэлементов является цинк, который регулирует секрецию кальцитонина щитовидной железой и таким образом влияет на обмен веществ в костной ткани [4]. Недостаток цинка приводит к снижению активности остеобластов, синтеза коллагена и хондроитинсульфата, угнетает деятельность щелочной фосфатазы [5]. Множество исследований, проводившихся in vitro и in vivo на животных, которым была выполнена овариоэктомия, показали, что цинк оказывает анаболический эффект на метаболизм костной ткани. Этот микроэлемент ингибирует резорбцию и стимулирует формирование кости [6, 7].
Следует отметить, что несмотря на очевидный факт участия микроэлементов в нормальном метаболизме скелетной ткани, нам известно только одно длительное исследование [8], в котором изучали влияние терапии кальцитонином на содержание микроэлементов (цинка, магния и меди) при постменопаузальном остеопорозе. Наиболее важным результатом этого испытания являлось повышение уровня сывороточного цинка у всех пациенток, получавших кальцитонин на протяжении всего периода лечения. Также оценивали воздействие этих препаратов на уровень экскреции цинка с мочой. Мы полагаем, что данное исследование представляет новую клиническую концепцию – лечение кальцитонином и алендронатом снижает темпы развития остеопороза за счет регуляции обмена цинка и уменьшения резорбции костной ткани остеокластами.
В последние годы весьма широко изучаются биохимические маркеры костной резорбции, поскольку они обладают различной специфичностью и чувствительностью. Это предоставляет широкую возможность для использования данных маркеров при различных патологических процессах, а также в последующей дифференциальной терапии [9].
С целью выявления эффекта различных антирезорбтивных агентов (гормональной терапии, лечения алендронатом) были апробированы различные маркеры костного метаболизма, показавшие высокую чувствительность [10-12]. Сегодня опубликовано несколько исследований о влиянии кальцитонина на связанные N-телопептиды I типа коллагена, экскретируемые с мочой (uNTx), – биохимический маркер постменопаузального остеопороза [13].
Целью нашего исследования было определение возможности использования в практической медицине маркеров резорбции кости, содержащихся в моче, степени экскреции цинка с мочой (uZn) и других биохимических показателей для диагностики постменопаузального остеопороза у женщин. Также оценивалось влияние 6-месячной терапии алендронатом и кальцитонином на изменение концентраций биохимических маркеров костной перестройки и на выделение цинка с мочой.

Материалы и методы исследования
Рандомизированное плацебо-контролируемое исследование, одобренное Комитетом по биоэтике научных исследований университета (г. Дьярбакир, Турция), включало 135 женщин с постменопаузальным остеопорозом, у которых были определены исходные концентрации в сыворотке крови – остеокальцина, щелочной фосфатазы, кальция, фосфора; в моче – NTx, кальция, фосфора.
У пациенток, давших информированное согласие на участие в клинических испытаниях, отсутствовали нарушения двигательной функции, и все они находились на лечении в отделении физической реабилитации больницы при университете. Возраст участниц составил от 53 до 71 года (в среднем 61,2 года).
Методом случайного выбора пациентки были распределены на три группы по 45 человек. Исследуемые первой группы получали алендронат в дозе 10 мг/сут; второй – кальцитонин по 200 ЕД/сут, третьей – плацебо. Продолжительность такой терапии составила 6 мес. Все они дополнительно принимали кальций (глюконат, лактат и карбонат кальция) перорально в дозе 1000 мг/сут.
Минеральная плотность костной ткани (МПКТ) позвонков поясничного отдела позвоночника и шейки бедра у пациенток была снижена более чем на 2,5 стандартных отклонения от нормативных показателей пика костной массы.
Все женщины имели 5-летний и более длительный период менопаузы, хорошее общее состояние здоровья (по данным медицинской карточки и развернутых анализов крови). Те, кто принимал на момент исследования хотя бы один препарат типа кортикостероидов, метотрексата и др. или имел какое-либо заболевание, влияющее на костную ткань, были исключены из исследования. Также были исключены пациентки, получавшие кортикостероиды в течение прошедших 6 мес и имевшие в анамнезе хроническую почечную, печеночную или желудочно-кишечную патологию, а также женщины с неконтролируемой гипертензией или сердечной недостаточностью, обострением почечнокаменной болезни, онкологическими заболеваниями, синуситами, травматическим компрессионным переломом позвоночника в поясничной области, диагностированным склерозом позвоночника, ревматоидным артритом, нарушением метаболизма кальция и другой патологией костной ткани. В исследование не входили лица, принимающие наркотические вещества, злоупотребляющие алкоголем, а также те, кто в прошлом проходил лечение по поводу остеопороза фтором или другими препаратами, не содержащими кальций.
У пациенток МПКТ позвоночника и бедренной кости (шейки, вертела, вертлужной впадины) определяли с помощью двойной рентген-абсорбциометрии (DEXA). Коэффициент вариации МПКТ при последовательном определении на нескольких снимках составил 1,9% для поясничного отдела позвоночника и 1,6% для бедренной кости. Все снимки были просмотрены на предмет обнаружения позвонков с признаками разрушения или склероза позвоночника.
Забор крови и утренней мочи проводили натощак с соблюдением мер профилактики контаминации исследуемого материала. Костную резорбцию оценивали путем мониторинга экскреции NTx с мочой. Исследование основывалось на определении моноклональных антител против фрагментов, содержащих связанные молекулы и N-терминальные телопептиды аминокислот, расположенные в первой и второй цепочках коллагена I типа. Концентрацию цинка в моче определяли с помощью атомной абсорбционной спектрофотометрии. Сывороточный остеокальцин (sOC) исследовали с помощью радиоиммунного анализа как маркер костного синтеза. Значения остальных биохимических показателей были получены с помощью стандартных автоматизированных методов. Оценку проводили с использованием технологии Beckman-Synchron СХ-5. Уровень всех перечисленных веществ замеряли перед началом и спустя 1; 3 и 6 мес после лечения во всех группах.

Статистический анализ
Статистическая обработка материала выполнена с помощью программы SPSS 10.0 с использованием стандартного отклонения (±SD). Данные были проанализированы путем одностороннего дисперсионного анализа ANOVA и сопоставлены в межгрупповом сравнении с помощью Post Hoc теста. Эффективность 6-месячной терапии оценивали по биохимическим параметрам крови и мочи (через 1; 3; 6 мес) с помощью парного временного Т-теста, сравнивающего каждый полученный результат с исходными показателями до начала лечения. Измерения, полученные в разные временные периоды, были независимы по группам и отличались соответственно временной динамике. Статистически достоверными считались результаты при р <0,05.

Результаты исследования
Исходные показатели всех групп исследуемых пациенток представлены в таблице 1.
Согласно методике ANOVA, изначальные характеристики пациенток групп исследования были однотипны (р=0,05); также не выявлено существенных различий в исходных значениях uNTx, sOC и других биохимических показателях до лечения (табл. 2).
Через 3 и 6 мес у пациенток, получавших терапию кальцитонином, отмечали статистически достоверное снижение уровней sOC, uZn и uNTx (р <0,05). Достоверных отличий по уровням sOC, uZn и uNTx через 1 мес лечения между пациентками группы кальцитонина и группы плацебо не обнаружено. Также эти параметры существенно не отличались по сравнению с исходными значениями в группе женщин, принимавших кальцитонин. Концентрации sOC, uZn и uNTx в группе кальцитонина после 3 и 6 мес терапии значительно отличались от исходных значений в этой группе и от аналогичных показателей в группе плацебо (табл. 3).
У женщин первой группы, получавших лечение алендронатом, наблюдалось статистически достоверное снижение уровней uNTx, uZn уже через 1 мес с момента начала терапии и снижение концентрации sOC, uZn, uNTx через 3 и 6 мес лечения по сравнению с группой плацебо и исходными показателями группы алендроната (р <0,05) (табл. 4).
Наиболее выраженное снижение концентрации uNTx и uZn в самом начале исследования (через 1 мес лечения) произошло только в группе лиц, получавших терапию алендронатом. Через 3 и 6 мес лечения уменьшение уровня uNTx, uZn и sOC было выражено как у женщин в группе алендроната, так и у получавших кальцитонин. Статистически достоверных различий концентрации вышеуказанных маркеров в группе плацебо в течение 6 мес лечения выявлено не было. Уменьшение уровней uNTx, uZn, sOC в группах алендроната и кальцитонина наблюдалось в течение 6 мес терапии. Существенного различия между концентрациями sOC, uZn и uNTx в течение всего периода исследования в этих двух группах не выявлено.
Таким образом, спустя 6 мес от начала лечения алендронатом и кальцитонином концентрация всех маркеров была значительно ниже исходного уровня (рис. 1-3). За 6 мес исследования уровни uNTx, sOC и uZn снизились по сравнению с исходными значениями соответственно на 44; 36; 33% в группе кальцитонина и на 53; 51; 38% в группе алендроната. В группе плацебо никакого существенного снижения sOC и uNTx в течение всего исследования выявлено не было.
За весь полугодичный период исследования не было зафиксировано ни одного выраженного побочного эффекта терапии, который стал бы поводом для отмены лечения. Все пациентки завершили цикл исследования.

Обсуждение
В настоящее время проведен целый ряд исследований по изучению роли ионов цинка в костном метаболизме. Однако роль недостатка цинка в развитии остеопороза окончательно не изучена [8]. Известно, что препараты цинка способствуют стабилизии клеточной мембраны и проявляют ингибирующий эффект на процесс дегрануляции тучных клеток, и высвобождение эндогенных гепаринсодержащих гранул [5]. Согласно экспериментальным и клиническим исследованиям, эндогенный гепарин может способствовать возникновению остеопороза. Таким образом, увеличение сывороточной концентрации цинка играет определенную роль в снижении риска развития остеопороза [5].
Существует предположение, основанное на наблюдениях пациентов с остеопорозом, что цинк участвует в метаболизме костной ткани. Оно базируется на том, что у всех больных с данной патологией наблюдалась повышенная экскреция цинка с мочой [14]. Если при этом адекватно не корректировать экзогенное потребление цинка, то такая потеря может привести к недостаточному содержанию данного микроэлемента в тканях [15]. Согласно исследованиям Р. Relea et al. [16], мочевой клиренс цинка у женщин в постменопаузе выше, чем в предклимаrтерическом периоде. Испытания L. Steidl et al. [17] показали, что уровень сывороточного цинка ниже у женщин с посменопаузальным остеопорозом по сравнению с контрольной группой пациенток. Таким образом, доказано, что недостаток микроэлементов является пусковым механизмом развития остеопороза [8, 17-20]. Однако влияние кальцитонина на вышеуказанные микроэлементы еще недостаточно исследовано. Подробного изучения требуют механизмы метаболического влияния кальцитонина на обмен цинка, что даст возможность более детально описать патофизиологию остеопороза [21].
В результате ряда проведенных исследований было установлено, что кратковременные изменения биохимических маркеров метаболизма кости связаны с долгосрочным ответом костной ткани на антирезорбтивную терапию [10-12, 22-25]. Практическое применение этих знаний поможет уменьшить затрачиваемые время и ресурсы на разработку программ терапии остеопороза при условии использования костных маркеров для ранней оценки лечебного эффекта в исследованиях I фазы, для промежуточного анализа на этапе II фазы с продолжением подбора доз в III фазе испытаний [25].
Полученные нами результаты исследования дают возможность предположить, что наблюдения за кратковременными изменениями костных маркеров могут применяться в клинической диагностике для подбора оптимальных доз лекарственных препаратов. Однако это предположение требует дальнейшего изучения и подтверждения [25].
На сегодня недостаточно данных о возможном использовании в ходе лечения биохимических маркеров (в т.ч. комбинациия уровней костных маркеров и динамики их изменений в течение 6 мес) [26] в качестве дополнительного или даже более информативного метода для определения степени риска возникновения переломов по сравнению с методом МПКТ. Перед внедрением в рутинную практику методики определения костных маркеров с целью диагностики индивидуальной толерантности к проводимой 3-6-месячной терапии необходимо провести дополнительные проспективные исследования [22].
Исследование мочи на содержание NTx было предложено в 1995 г. FDA (Food and Drug Administration) для определения степени костной резорбции и мониторирования этого процесса. Ранее NTx был описан как предиктор потери костной массы [27-29] на основе выявленных долговременных изменений МПКТ позвонков у женщин, получающих терапию алендронатом [30].
Результаты нашего исследования показали, что содержание обоих маркеров – N-телопептид/креатинина (маркер резорбции кости) и остеокальцина (маркер костного синтеза) значительно снижается на фоне лечения алендронатом и кальцитонином. Таким образом, оба препарата являются эффективными в терапии постменопаузального остеопороза. Следует отметить, что алендронат и кальцитонин хорошо переносились пациентками в течение всего периода их приема.
Также было установлено, что лечение алендронатом весьма быстро и выраженно уменьшает сывороточные концентрации остеокальцина и NTx [10, 31]. В исследованиях, проведенных J.J. Stepan и др. [22], снижение интенсивности костной резорбции после терапии алендронатом определяется через 3 мес от начала лечения, тогда как наши испытания установили, что такой эффект прослеживается раньше – уже через 1 мес после инициализации терапии.
Расчет процентных изменений показателей исходного уровня uNTx или остеокальцина требует двукратных измерений и не всегда доступен в общеклинической практике. Результаты проведенного нами исследования позволяют сделать вывод, что вполне достаточно одного измерения концентрации маркера через 3 или 6 мес после начала терапии, чтобы определить эффективность лечения алендронатом и кальцитонином. Таким образом подтверждается существующее мнение о том, что измерение концентрации uNTx и sOC является перспективным методом для оценки клинической эффективности лечения постменопаузального остеопороза алендронатом и кальцитонином. Р. Garnero [10], М. Parviainen et al. [12] пришли к выводу, что NTx представляет собой маркер резорбции с самой высокой клинической показательностью и является прогностическим в отношении последующих изменений MПKT при лечении алендронатом. Согласно данным этих авторов, снижение уровня uNTx в период терапии алендронатом и кальцитонином является более выраженным по сравнению с другими костными маркерами.
В ходе нашей работы было установлено, что уменьшение костной резорбции у пациенток, получавших алендронат, начинается достаточно рано – спустя 1 мес после начала лечения, в то время как аналогичный эффект от терапии кальцитонином наблюдался лишь через 3 мес после старта терапии. В группе женщин, принимавших алендронат, степень уменьшения уровня uNTx через 6 мес с момента начала терапии по сравнению с исходными показателями составила 53% и была сопоставимой с результатами предварительно проведенного двойного слепого плацебо-контролируемого исследования (51%) [10].
В заключение следует отметить, что проведенное нами рандомизированное исследование показало, что лечение женщин с постменопаузальным остеопорозом препаратами алендронат и кальцитонин снижает концентрацию таких костных маркеров, как uNTx, uZn и sOC. При этом эффект от приема алендроната является более выраженным и наступает значительно раньше по сравнению с кальцитонином. Таким образом, определение концентраций uNTx, uZn и sOc может стать новым востребованным биохимическим методом для изучения клинической эффективности лечения кальцитонином и/или алендронатом постменопаузального остеопороза. Экскреция цинка с мочой также может быть важным скрининговым показателем для будущих исследований. С целью более детального изучения влияния антирезорбтивной терапии на выделение цинка с мочой необходимо провести дальнейшие клинические испытания.

* Clinical Biochemistry. 2005, 38: 66-72

Литература
1. Christenson RH. Biochemical markers of bone metabolism: an overview. Clin Biochem 1997; 30(8): 573-93.
2. Eaton-Evans J. Osteoporosis and the role of diet. Br J Biomed Sci 1994; 51(4): 358-70.
3. Howard G., Andon M., Bracker M., Saltman P., Strause L. Low serum copper, a risk factor additional to low dietary calcium in postmenopausal bone loss. J Trace Elem Exp Med 1992; 5: 23-31.
4. Itan O., Tsang RC. Bone disease. In: Kaplan LA, Desce AJ, editors. Clinical chemistry. Theory, analysis, and correlation. Third ed. London 7 Mosby; Р. 528-54.
5. Calhoun NR, Smith JC, Becker KL. The role of zinc in bone metabolism. Orthopedics 1974; 103: 212-34.
6. Kishi S., Segawa Y., Yamaguchi M. Histomorphological confirmation of the preventive effect of beta-alanyl-l-histidinato zinc on bone loss in ovariectomized rats. Biol Pharm Bull 1994; 17(6): 862-5.
7. Yamaguchi M., Kishi S. Prolonged administration of beta-alanyl-l-A. Gur et al. / Clinical Biochemistry 38 (2005) 66–72 71 histidinato zinc prevents bone loss in on the deterioration ovariectomizedrats. Jpn J. Biopharmacol 1993; 63(2): 203-7.
8. Gur A., Colpan L., Nasa K. et al. The role of trace minerals in the pathogenesis of postmenopausal osteoporosis and a new effect of calcitonin. J. Bone Miner Metab 2002; 20: 39-43.
9. Eastell R., Robins SP, Colwell T. et al. Evaluation of bone turnover in type I osteoporosis using biochemical markers specific for both bone formation and bone resorption. Osteoporos Int 1993; 3: 255-60.
10. Garnero P., Shih W.J., Gineyts E., Karpf D.B., Delmas P.D. Comparison of new biochemical markers of bone turnover in late postmenopausal osteoporotic women in response to alendronate treatment. J. Clin Endocrinol Metab. 1994; 79: 1693-700.
11. Raisz L.G., Wiita B., Artis A. et al. Comparison of the effects of estrogen alone and estrogen plus androgen on biochemical markers of bone formation and resorption in postmenopausal women. J Clin Endocrinol Metab 1996; 81: 37-43.
12. Parvainen MT., Jaaskelainen K., Krfger H., Arnala I., Alhava E. Urinary bone resorption markers in monitoring treatment of symptomatic osteoporosis. Clin Chim Acta 1999; 279: 145-54.
13. Overgaard K., Hansen M.A., Nielsen V-AH, et al. Discontinuous calcitonin treatment of established osteoporosis – Effects of withdrawal of treatment. Am J. Med 1990; 89:1-6.
14. Herzbeg M., Foldes J., Steinberg R., Menczel J. Zinc excretion in osteoporotic women. J Bone Miner Res 1990; 5: 251-7.
15. Brouns F., Vermeer C. Functional food ingredients for reducing the risks of osteoporosis. Trends Food Sci Technol 2000; 11: 22-33.
16. Relea P., Revilla M., Ripoll E., et al. Zinc biochemical markers of nutrition, and type 1 osteoporosis. Age Ageing 1995; 24: 303-7.
17. Steidl L., Ditmar R. Blood zinc findings in osteoporosis. Acta Univ Palacki Olomuc, Fac Med 1990; 126:129-38.
18. Wallach S. Relation of magnesium to osteoporosis and calcium urolithiasis. Magnes Trace Elem 1991 – 92; 10:281-6.
19. Steidl L., Ditmar R., Kubicek R. Biochemical findings in osteoporosis: I. The significance of magnesium. Cas Leck Cesk 1990; 12 129(2): 51-5.
20. Bunchman AL., Keen CL., Vinters HV. Copper deficiency secondary to a copper transport defect: a new copper metabolic disturbance. Metabolism 1994; 43(12):1462-9.
21. Colpan L., Gur A., Cevik R., Nas K., Sarac AJ. The effect of calcitonin on biochemical markers and zinc excretion in postmenopausal osteoporosis: a double-blind and placebo-controlled trial. Maturitas [in press].
22. Stepan JJ., Vokrouhlicka J. Comparison of biochemical markers of bone remodeling in the assessment of the effects of alendronate on bone in postmenopausal osteoporosis. Clin Chim Acta 1999; 288: 121-35.
23. Chesnut III CH., Bell NH., Clark GS. et al. Hormone replacement therapy in postmenopausal women: urinary N-telopeptide of type I collagen monitors therapeutic effects and predicts response of bone mineral density. Am J Med 1997; 102:29-37.
24. Garnero P., Darte C., Delmas PD. A model to monitor the efficacy of alendronate treatment in women with osteoporosis using a biochemical marker of bone turnover. Bone 1999; 24:603-9.
25. Ravn P., Thompson DE., Ross PD., Christiansen C. Biochemical markers for prediction of 4-year response in bone mass during bisphosphanate treatment for prevention of postmenopausal osteoporosis. Bone 2003; 33(1):150-8.
26. Ensrud KE., Black DM., Palermo L. et al. Treatment with alendronate prevents fractures in women at highest risk: results from the fracture intervention trial. Arch Intern Med 1997; 157(22):2617–24.
27. Chaki O., Yoshikata I., Kikuchi R. et al. The predictive value of biochemical markers of bone turnover for bone mineral density in postmenopausal Japanese women. J. Bone Miner Res 2000; 15(8): 1537-44.
28. Bauer DC., Sklarin PM., Stone KL., et al. Biochemical markers of bone turnover and prediction of hip bone loss in older women: the study of osteoporotic fractures. J. Bone Miner Res 1999; 14: 1404-10.
29. Garcia-Perez MA., Moreno-Mercer J., Tarin JJ., Cano A. Relationship between PTH, sex steroid and bone turnover marker measurements and bone density in recently postmenopausal women. Maturitas 2003; 45:67-74.
20. Greenspan SL., Rosen HN., Parker RA. Early changes in serum Ntelopeptide and C-telopeptide cross-linked collagen type I predict long-term response to alendronate therapy in elderly women. J. Clin Endocrinol Metab 2000; 85:3537-40.
31. Pols HAP., Felsenberg D., Hanley D. et al. A multinational randomized trial of the effects of alendronate on bone mineral density and fracture risk in postmenopausal women with low bone mass: result of the FOSIT study. Osteoporos Int 1999; 9 (5):461-8.