Fisiopatologia dell'osteoporosi: ruolo dell'eccesso nascosto di cortisolo e dei suoi predittori nella fragilità ossea (PATHOS)

L’ipercortisolismo clinicamente evidente porta a ipertensione, diabete e osteoporosi. Più recentemente, è stato descritto che anche la condizione di ipercortisolismo lieve e asintomatico è associata ad una maggiore prevalenza di complicanze croniche legate all’eccesso di cortisolo e alla mortalità. Nei pazienti affetti da osteoporosi questa forma di ipercortisolismo può rimanere occulta (ipercortisolismo nascosto, HidHyCo).

La prevalenza dell'HidHyCo nella popolazione generale è stimata tra lo 0,2 e il 2%, ma è stata segnalata fino al 9,9% e al 17,6% rispettivamente nei pazienti con bassa densità minerale ossea e con fratture da fragilità. Tuttavia, data l’elevata prevalenza di fragilità ossea e la specificità relativamente bassa dei test disponibili per il rilevamento dell’HidHyCo, lo screening di tutti i pazienti osteoporotici per l’HidHyCo è considerato impensabile e non sono disponibili linee guida per affrontare lo screening dell’HidHyCo nell’osteoporosi.

Al momento non sono riportati dati riguardanti le caratteristiche dell'osteoporosi più frequentemente associate all'HidHyCo, anche se alcuni dati suggeriscono la coesistenza di osteopenia con ipertensione trattata con almeno 2 farmaci o con ipertensione non ben controllata e/o diabete o con anamnesi di eventi cardiovascolari possono aumentare la probabilità di HidHyCo.

Inoltre, sono disponibili dati scarsi e discordanti sulla patogenesi del danno osseo dovuto ad un sottile eccesso di cortisolo e sul possibile ruolo della sensibilità ossea individuale al cortisolo e della composizione del microbioma.

Pertanto, gli obiettivi del presente progetto sono i seguenti: i) valutare la prevalenza di HidHyCo, ii) determinare le caratteristiche predittive della presenza di questa condizione in pazienti con osteoporosi apparentemente primaria, iii) valutare i meccanismi patogenetici che spiegano l'osteoporosi effetti negativi di questo leggero eccesso di cortisolo sulle ossa e il potenziale ruolo del patrimonio genetico e del microbioma intestinale.

In tutti i pazienti che sono stati inclusi nello studio e che hanno dato il consenso informato a partecipare allo studio verrà eseguito il test di soppressione con desametasone notturno da 1 mg (F-1mgDST). In tutti i soggetti con F-1mgDST > 1,8 mcg/dL, verranno misurati i livelli di cortisolo dopo il test di soppressione del desametasone a dose bassa (2 mg/giorno) per due giorni (F-2mgx2dDST).

Pazienti con F-2mgx2dDST superiore a >1,8 mcg/dL saranno considerati affetti da HidHyCo e saranno gestiti seguendo le linee guida disponibili per l'ipercortisolismo.

Verrà calcolata la prevalenza dell'HidHyCo nei pazienti osteopenici/osteoporotici e il suo intervallo di confidenza al 95%.

Inoltre, in tutti i pazienti reclutati verranno registrati i seguenti parametri vitali e antropometrici: pressione arteriosa, frequenza cardiaca, peso, altezza, indice di massa corporea (BMI), circonferenza addominale e rapporto vita-fianchi. Verranno inoltre raccolte le seguenti variabili: storia familiare di frattura da fragilità, abitudine al fumo, principali comorbilità, storia di cadute, pregresse fratture da fragilità cliniche, trattamenti farmacologici in corso (in particolare tipo e numero di antipertensivi, ipolipemizzanti, antidiabetici e anti -farmaci osteoporotici), precedenti trattamenti antiosteoporotici, nella regolarità delle mestruazioni o nell'età della menopausa nelle donne e nei livelli di testosterone negli uomini. A tutti i pazienti verranno somministrati questionari per valutare l'assunzione giornaliera di calcio e l'attività fisica. Al momento dell’iscrizione, i risultati delle indagini di primo livello secondo le linee guida nazionali (i.e. verranno inoltre registrati la velocità di eritrosedimentazione sierica, l'emocromo completo, l'elettroforesi delle proteine ​​sieriche, i livelli sierici di calcio, i livelli sierici di fosfato, la fosfatasi alcalina totale, la creatinina sierica, il calcio urinario nelle 24 ore). Inoltre, altri parametri del metabolismo del calcio-fosfato (es. calcio ionizzato sierico, ormone paratiroideo sierico, 25-OH-vitamina D sierica, ß-CrossLaps sierico, fosfatasi alcalina ossea) e determinazioni di routine (ad es. se disponibili, verranno registrati glucosio a digiuno, insulina, emoglobina glicata, colesterolo totale, lipoproteine ​​a bassa densità, lipoproteine ​​ad alta densità, trigliceridi, transaminasi).

Secondo la buona pratica clinica, in tutti i pazienti la densità minerale ossea sarà valutata mediante assorbimetria a raggi X a doppia energia (densitometri ossei Hologic o Lunar) e la presenza di fratture vertebrali asintomatiche sarà controllata mediante radiografie vertebrali convenzionali utilizzando la metodica semiquantitativa. valutazione visiva descritta da Genant et al., definita come una riduzione >20% dell'altezza vertebrale anteriore, media o posteriore.

I ricercatori confronteranno le caratteristiche cliniche e biochimiche dei pazienti osteoporotici/osteopenici con HidHyCo e quelli senza HidHyCo. La dimensione del campione è stata calcolata in modo da avere un numero adeguato di casi HidHyCo per determinare le caratteristiche dei pazienti osteoporotici suggestivi per la presenza di HidHyCo. Poiché si può stimare che l'HidHyCo abbia almeno una prevalenza del 3% nei pazienti osteoporotici, un campione di 1500 pazienti osteoporotici dovrebbe essere adeguato per trovare non meno di 45 casi di HidHyCo.

Studiare ulteriormente la qualità ossea e il turnover nei pazienti HidHyCo, caratterizzare i pazienti HidHyco da un punto di vista molecolare e genetico e valutare i meccanismi patogenetici che spiegano gli effetti negativi dell'eccesso sottile di cortisolo endogeno sulla salute delle ossa e il potenziale ruolo del background genetico e del microbioma intestinale.

Nei pazienti risultati affetti da HidHyCo e nei pazienti corrispondenti per età, sesso e BMI senza HidHyCo (con un rapporto caso-controllo di 1:2), gli investigatori:

i) valutare i marcatori del turnover osseo e nuovi potenziali marcatori sierici dello stato osseo, come quelli coinvolti nella segnalazione Wnt-ßcatenina; ii) eseguire la multispettrometria ecografica a radiofrequenza (REMS), una tecnica scheletrica non ionizzante eseguita utilizzando un nuovo dispositivo ecografico dedicato (EchoStation, Echolight Spa, Lecce, Italia) per indagare ulteriormente le caratteristiche di qualità ossea che non sono incluse nella BMD misurata con DXA, come il Punteggio di Fragilità (FS).

iii) valutare il profilo di espressione dei microRNA circolanti (miRNA, ovvero piccoli RNA a filamento singolo non codificanti che sono emersi come importanti regolatori post-trascrizionali dell'espressione genica); iv) valutare l'attivazione periferica del cortisolo, come espressa dal rapporto cortisolo libero urinario/cortisone libero nelle 24 ore (ovvero, maggiore è il R-UFF/UFE, maggiore è l'esposizione dei tessuti ai glucocorticoidi attivi), misurato mediante cromatografia liquida-spettrometria di massa tandem e la sua relazione con le varianti polimorfiche del gene 11beta-idrossisteroide deidrogenasi di tipo 1 (11ßHSD1); v) valutare la sensibilità al cortisolo, espressa dai polimorfismi del gene del recettore dei glucocorticoidi (GR) da DNA isolato da sangue periferico; vi) valutare l'attività adrenergica beta-2, regolata dal polimorfismo (rs1800544) del gene del recettore beta-2 adrenergico (B2AR) da DNA isolato da sangue periferico, che potrebbe avere un impatto sull'effetto cortisolo a causa delle molteplici interazioni tra il sistema simpatico e i sistemi ipotalamo-ipofisi-surrene tramite adrenorecettori; vii) valutare la composizione del microbioma intestinale, utilizzando campioni fecali. Per evitare l'effetto confondente dei farmaci attivi sull'osso, i), ii) e iii) non saranno valutati in pazienti in trattamento con farmaci attivi sull'osso, ma esclusivamente in pazienti naïve al trattamento o in pazienti non trattati di recente (oltre 12 mesi in precedenza per i bifosfonati orali e teriparatide e oltre 24 mesi prima per i bifosfonati endovenosi e denosumab).

La scoperta del caso HidHyCo è della massima importanza poiché una condizione sottostante di HidHyco è associata a un aumento del rischio di osteoporosi e fratture da fragilità e può diminuire la risposta ai farmaci attivi sull’osso. Al contrario, la risoluzione dell’eccesso di cortisolo può comportare un miglioramento della resistenza ossea e una riduzione del rischio di frattura. Tuttavia, HidHyCo è per definizione una condizione occulta, finché la sua presenza non viene sospettata sulla base di particolari caratteristiche della malattia di base.

Sulla base dei dati preliminari è possibile ipotizzare che HidHyCo sia presente in una percentuale non trascurabile di pazienti osteopenici/osteoporotici.

I ricercatori ipotizzano una prevalenza di HidHyCo del 3% nella popolazione osteoporotica. La presenza di osteoporosi associata ad ipertensione e/o diabete scarsamente controllati o ad una storia di eventi cardiovascolari (osteopenia con comorbidità) o la presenza di fratture da fragilità in presenza di densità ossea non osteoporotica, in stato eugonadico e/o in osteoporosi il trattamento con farmaci attivi sull'osso possono essere le variabili potenzialmente associate ad una maggiore probabilità di avere HidHyCo.

Analizzando il nostro campione di pazienti osteoporotici per HidHyCo, i ricercatori mirano a ottenere informazioni riguardanti la probabilità pre-test di un singolo individuo di avere un lieve eccesso di cortisolo e, se fattibile, a sviluppare un modello clinico per l'identificazione in cliniche ambulatoriali di osteoporosi di soggetti meritevoli del test HidHyCo, evitando così uno screening di massa.

Inoltre, la valutazione del profilo di espressione dei miRNA circolanti può aiutare a distinguere l’osteoporosi primaria e l’osteoporosi secondaria dovuta ad un lieve eccesso di cortisolo.

Da un punto di vista fisiopatologico, la condizione di HidHyCo nei nostri pazienti, a differenza dell'ipercortisolismo esogeno, può rappresentare una forma pura di lieve eccesso di cortisolo, senza l'effetto confondente delle malattie per le quali vengono somministrati glucocorticoidi terapeutici. Pertanto, la valutazione del coinvolgimento osseo nei pazienti HidHyCo può consentire di valutare il puro ruolo dell'eccesso di glucocorticoidi sul metabolismo osseo e sulla qualità ossea, come espresso ad esempio dai marcatori del turnover osseo e del segnale Wnt-ß-catenina e dal REMS parametri, rispettivamente.

Inoltre, la valutazione della secrezione e della sensibilità dei glucocorticoidi nella nostra popolazione osteoporotica può anche consentirci di studiare l'impatto dell'attivazione periferica del cortisolo e dei polimorfismi dei geni 11ßHSD1, GR e B2AR nel modulare la sensibilità scheletrica e il danno all'eccesso sottile di cortisolo.

Se l'importanza di questi parametri per la salute delle ossa fosse confermata, sarebbe possibile personalizzare l'iter clinico sulla base del rischio individuale di frattura e cercare di contrastare in pazienti selezionati gli effetti avversi della secrezione relativamente aumentata di cortisolo con l'11ßHSD1 inibitori. Infatti, alcuni studi hanno dimostrato che l’inibizione del 11ßHSD1 può proteggere l’osso dagli effetti deleteri dei glucocorticoidi.

Infine, i ricercatori otterranno informazioni sulla differenza o meno della composizione del microbioma tra i pazienti osteoporotici con e senza HydHyCo. Queste informazioni potrebbero suggerire nuovi meccanismi fisiopatologici alla base della relazione tra eccesso di cortisolo e fragilità ossea.

Se ci fossero interazioni tra questi fattori (microbioma e ambiente cortisolo) sugli esiti clinici della fragilità ossea, i ricercatori potrebbero suggerire l’intestino come nuovo bersaglio terapeutico per prevenire gli effetti sistemici avversi dell’eccesso di cortisolo, come suggerito dalle osservazioni sperimentali. Nel complesso, le informazioni derivanti da questo studio consentiranno di smascherare la presenza di HidHyCo in pazienti valutati per osteoporosi e/o fragilità ossea e di personalizzare la gestione clinica di questi pazienti, in relazione al background genetico, alla sensibilità GC e alla composizione del microbioma