Influence of hormone replacement therapy on the level of alkaline phosphatase and acid phosphatase in serum and saliva among women with estrogen deficiency

Wstęp

Metabolizm kostny i jego dynamika są uzależnione od etapu rozwoju organizmu. Zarówno kość gąbczasta, jak i kość zbita podlegają stałej przebudowie przez całe życie osobnicze. Proces ten nazywa się przebudową wewnętrzną tkanki kostnej (remodeling). Duży wpływ na przebudowę ma układ hormonalny. W okresie menopauzy czy po owariektomii dochodzi do zmniejszenia produkcji i wydzielania steroidowych hormonów płciowych. Średnie stężenie estradiolu u kobiet po menopauzie wynosi 15 pg/ml, natomiast po operacji usunięcia jajników 10 pg/ml lub mniej [1, 2].

Badania ostatnich lat wykazują, że niedobór estrogenów w ustroju występujący w okresie pomenopauzalnym lub po owariektomii powoduje zaburzenia równowagi metabolizmu kostnego, z przewagą procesów resorpcyjnych. Proces zmniejszenia masy kostnej nie przebiega jednak liniowo, lecz dynamicznie (fazowo). Wysoki obrót kostny (faza aktywna) występuje na przemian z niskim obrotem kostnym (faza nieaktywna) [3].

W procesie przebudowy kości główną rolę ogrywają dwa rodzaje komórek – osteoblasty (komórki kościotwórcze) oraz osteoklasty (komórki kościogubne).

Obecnie przyjmuje się dwie teorie oddziaływania estrogenów na tkankę kostną – receptorową i pośrednią. Receptorowy mechanizm metabolizmu kostnego nie został jeszcze dokładnie poznany. Stwierdzono jednak, że zarówno klasyczne receptory estrogenowe α (estrogen receptor – ERα), jak i ostatnio zidentyfikowane β (ERβ) odgrywają ważną rolę w różnicowaniu osteoblastów oraz uczestniczą w procesie mineralizacji nowo tworzących się komórek kostnych [4]. Pod wpływem estrogenów w komórkach kościotwórczych powstaje transformujący czynnik wzrostu β (transforming growth factor β1 – TGF-β1), który wywiera krótkotrwałe działanie hamujące resorpcję kości i nasila naturalny proces obumierania komórek kościogubnych (tzw. apoptoza osteoklastów), co w efekcie prowadzi do zmniejszenia resorpcji tkanki kostnej. Teoria pośrednia przyjmuje główną rolę kalcytoniny pośredniczącej w oddziaływaniu estrogenów na tkankę kostną. Podstawowe działanie kalcytoniny polega na hamowaniu resorpcji kości poprzez bezpośrednie hamowanie aktywności osteoklastów. Kalcytonina hamuje również resorpcję stymulowaną takimi czynnikami, jak parathormon, 1,25(OH)2D3 i prostaglandynę E2 (PGE2) oraz zwiększa liczbę i aktywność osteoblastów. Zmniejszenie stężenia estrogenów może prowadzić do osłabienia procesu tworzenia tkanki kostnej przez osteoblasty i wtórnie poprzez wyłączenie wydzielania kalcytoniny może powodować aktywowanie osteoklastów przez parathormon i 1,25(OH)2D3 do resorpcji kości [5–7].

Estrogeny mogą również wpływać na osteoblasty i osteoklasty pośrednio, poprzez wpływ na lokalne wydzielanie interleukin 1 i 6, czynnika martwicy nowotworów TNF-α i czynnika stymulującego wzrost kolonii granulocytów i makrofagów (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor – GM-CSF), które mogą nasilać resorpcję kości pod wpływem osteoklastów [8].

Ocena metabolizmu kostnego opiera się na licznych metodach diagnostycznych, wśród których istotną rolę odgrywają markery obrotu kostnego. Ich stężenie we krwi lub w ślinie jest wypadkową aktywności procesów przebudowy odbywających się w danym momencie w obrębie całego układu kostnego. W celu określenia metabolizmu można posłużyć się metodą oznaczenia poziomu czynników uważanych za markery metabolizmu tkanki kostnej.

Fosfataza kwaśna i fosfataza zasadowa są uważane za wysoce swoiste markery metabolizmu kości. Są to enzymy wydzielane przez osteoklasty, w przypadku fosfatazy kwaśnej, i osteoblasty – dla fosfatazy zasadowej. Odzwierciedlają proces apozycji (fosfataza zasadowa) i resorpcji (fosfataza kwaśna) tkanki kostnej.

Hormonalna terapia zastępcza (HTZ) jest od dawna uznanym sposobem postępowania w przypadku niekorzystnych objawów będących następstwem ustania czynności endokrynnej jajników. Większość autorów zgadza się, że korzystny wpływ HTZ na układ kostny ma istotne znaczenie w zmniejszeniu ryzyka wystąpienia osteoporozy pomenopauzalnej, a estrogeny powinny być jednym z podstawowych elementów w leczeniu osteoporozy u kobiet po menopauzie.

Celem pracy było oznaczenie całkowitego poziomu aktywności fosfatazy zasadowej i kwaśnej w surowicy i w ślinie u kobiet w okresie menopauzy.

Materiał i metody

Grupa badana (M + HTZ) składała się z 60 kobiet w okresie menopauzalnym (średnia wieku 53 lata) stosujących HTZ. Grupę kontrolną (M) stanowiło 60 kobiet w okresie klimakterium (średnia wieku 55,4 roku) niepoddanych hormonalnej terapii zastępczej.

W celu wykonania badań laboratoryjnych pobierano od kobiet na czczo ślinę niestymulowaną w godzinach porannych oraz krew żylną z żyły łokciowej. Po odwirowaniu materiału badanego otrzymany supernatant (ślina) i surowicę (krew) przechowywano do chwili badań biochemicznych w temperaturze –70°C. W badanym materiale oznaczono stężenie fosfatazy zasadowej i kwaśnej – metodą kolorymetryczną w aparacie Express Plus, przy użyciu zestawów odczynnikowych Chiron/Diagnostic oraz odczynników Bayer HealthCare (USA).

Wyniki

Średnie stężenie fosfatazy zasadowej (oznaczone jako suma wszystkich izoform) w surowicy u kobiet w grupie M + HTZ wynosiło 76 U/l. W grupie M, w której kobiety będące w okresie menopauzy nie stosowały HTZ, stężenie tego enzymu wynosiło 59,56 U/l (tab. I). Różnica w wartościach między grupami M + HTZ i M była statystycznie istotna.

Poziom fosfatazy zasadowej (jako suma wszystkich izoform) w ślinie u kobiet w grupie M + HTZ wynosił średnio 10,25 U/l. W grupie M, w której kobiety nie stosowały HTZ, stężenie tego enzymu było mniejsze i wynosiło 9,40 U/l (tab. II). Różnice w stężeniach fosfatazy zasadowej w ślinie między poszczególnymi grupami były nieistotne statystycznie.

W celu zbadania zależności pomiędzy poziomem fosfatazy zasadowej w surowicy i ślinie obliczono współczynniki korelacji r Pearsona. Tylko w grupie M + HTZ korelacja była statystycznie istotna i była bardzo wysoka (r = 0,7645) (tab. III). Oznacza to, że dla populacji M + HTZ można uważać, że wzrost poziomu fosfatazy zasadowej w surowicy o 1 jednostkę powodował wzrost poziomu tego enzymu w ślinie o 0,3514 jednostki.

Średnie stężenie fosfatazy kwaśnej (oznaczone jako suma wszystkich izoform) w surowicy w badanej grupie kobiet M + HTZ wynosiło 6,60 U/l, w grupie kobiet będących w okresie menopauzy i niestosujących HTZ – grupa M – stężenie tego enzymu było mniejsze i wynosiło 2,66 U/l, różnica była statystycznie istotna (tab. IV).

Poziom fosfatazy kwaśnej (oznaczony jako suma wszystkich izoform) w ślinie badanych kobiet wynosił średnio 50,68 U/l w grupie M + HTZ i 47,87 U/l w grupie M (tab. V). Różnica w poziomie tego enzymu między poszczególnymi grupami była staty-stycznie nieistotna.

W celu zbadania zależności pomiędzy stężeniem fosfatazy kwaśnej w surowicy i w ślinie obliczono współczynniki korelacji r Pearsona (tab. VI). W obu grupach korelacje między stężeniem fosfatazy kwaśnej w surowicy i poziomem tego enzymu w ślinie nie były istotne statystycznie.

Dyskusja

Fosfataza kwaśna należy do markerów resorpcji kości. Wyniki badań pomiaru aktywności tego enzymu w surowicy i ślinie dotyczą całości frakcji, są sumą aktywności 5 izoenzymów. Jednak głównym wskaźnikiem nasilenia procesów resorpcji tkanki kostnej jest frakcja oporna na winian [9].

Z tego powodu uzyskane wyniki badań własnych pomiaru całkowitej aktywności tego enzymu w surowicy i ślinie poszczególnych grup kobiet mogą nie w pełni odzwierciedlać intensywność procesu resorpcji tkanki kostnej. Wskazane są dalsze badania w celu oceny poziomu frakcji opornej na winian, na podstawie których będzie można dokładniej określić, czy stosowanie HTZ znacząco zmniejsza resorpcję kości.

Aktywność fosfatazy zasadowej w surowicy jest najczęściej oznaczanym wskaźnikiem tworzenia tkanki kostnej. Stężenie tego markera w surowicy zależy od obecności jego izoenzymów: wątrobowego, kostnego i jelitowego oraz łożyskowego u kobiet ciężarnych. Frakcja kostna fosfatazy zasadowej odpowiada za ok. 60% jej całkowitej aktywności w surowicy [10, 11].

Stwierdzono, że aktywność całkowita fosfatazy zasadowej słabo koreluje z szybkością tworzenia tkanki kostnej, natomiast frakcja kostna tego enzymu dobrze odzwierciedla aktywność przebudowy tkanki kostnej [9].

Wyniki badań własnych pomiaru aktywności fosfatazy zasadowej w surowicy i ślinie dotyczą całości frakcji tego enzymu, dlatego nie informują one jednoznacznie o tempie procesów zachodzących w tkance kostnej u kobiet w poszczególnych grupach. Wskazane są dalsze badania poziomu frakcji kostnej fosfatazy zasadowej, dzięki którym będzie możliwa dokładniejsza ocena wpływu stosowania HTZ na tworzenie tkanki kostnej.

Wnioski

Stężenie fosfatazy kwaśnej i zasadowej w surowicy kobiet przyjmujących HTZ było większe niż u kobiet w okresie menopauzalnym, które nie przyjmowały HTZ.

Hormonalna terapia zastępcza stosowana u kobiet po menopauzie nie ma wpływu na stężenie fosfatazy kwaśnej i zasadowej w ślinie.

Wskazane są dalsze badania podające ocenie poziom frakcji opornej na winian fosfatazy kwasowej w celu określenia wpływu stosowania HTZ na zmniejszenie resorpcji tkanki kostnej. Badania całkowitego poziomu tego enzymu są nieprecyzyjne.

Wskazane są dalsze badania podające ocenie poziom frakcji kostnej fosfatazy kwasowej w celu określenia wpływu stosowania HTZ na nasilenie tworzenia tkanki kostnej. Badania całkowitego poziomu tego enzymu są nieprecyzyjne.

Piśmiennictwo

1. Freeman EW, Sammel MD, Liu L, Martin P. Psychometric properties of a menopausal symptom list. Menopause 2003; 10: 258-65.

2. Janiec W. Kompendium farmakologii. Wyd. Lek. PZWL, Warszawa 2006.

3. Warenik-Szymankiewicz A, Męczekalski B. Wpływ estrogenów na metabolizm tkanki kostnej w warunkach fizjologii i patologii. Stand Med 2007; 4: 143-5.

4. Cowley SM, Hoare S, Mosselman S. Estrogen receptors alfa and beta form heterodimers on DNA. J Biol Chem 1997; 32: 19858-62.

5. de Cherney A. Pysiologic and pharmacologic effects of estrogen and progestins on bone. J Reprod Med 1993; 38: 1007-14.

6. Łukaszkiewicz J, Lorenc RS. Udział czynników endokrynnych i parakrylnych w etiopatogenezie osteoporozy. Terapia 2008; 17: 6-13.

7. Väänänen H, Härkönen P. Estrogen and bone metabolism. Maturitas 1996; 23 (Suppl.): 65-9.

8. Horowitz MC. Cytokines and estrogen in bone: anti-osteoporotic effects. Science 1993; 260: 626-30.

9. Takahashi M, Kushida K, Hoshino H, et al. Comparison of bone and total alkaline phosphatase activity on bone turnover during menopause and in patients with established osteo-porosis. Clin Endocrinol (Oxf) 1997; 47: 177-83.

10. Galus K. Choroby metaboliczne kości. Med Tour Press International, Warszawa 1994.

11. Marcinowska-Suchowierska E, Lisawa A, Marowska J. Biochemiczne markery przebudowy kości i ich przydatność do diagnostyki osteoporozy. Wiad Lek 1992; 45: 647-54.