PATHofysiologi av osteoporose: Rollen til skjult kortisoloverskudd og dets prediktorer i beinskjørhet (PATHOS)

Klinisk åpenbar hyperkortisolisme fører til hypertensjon, diabetes og osteoporose. Mer nylig har selv tilstanden med mild og asymptomatisk hyperkortisolisme blitt beskrevet å være assosiert med økt forekomst av kroniske komplikasjoner av kortisoloverskudd og dødelighet. Hos pasienter med osteoporose kan denne formen for hyperkortisolisme forbli okkult (skjult hyperkortisolisme, HidHyCo).

HidHyCo-prevalensen i den generelle befolkningen er estimert til å være 0,2-2 %, men den er rapportert opp til 9,9 % og 17,6 % hos henholdsvis pasienter med lav bentetthet og skjørhetsbrudd. Gitt den høye prevalensen av benskjørhet og den relativt lave spesifisiteten til de tilgjengelige testene for HidHyCo-deteksjon, anses screening av alle osteoporotiske pasienter for HidHyCo som utenkelig, og ingen retningslinjer er tilgjengelige for å adressere HidHyCo-screeningen ved osteoporose.

Foreløpig er det ikke rapportert data om osteoporosekarakteristika som oftere er assosiert med HidHyCo, selv om noen data tyder på at sameksistensen av osteopeni med hypertensjon behandlet med minst 2 legemidler eller med ikke godt kontrollert hypertensjon og/eller diabetes eller med en historie av kardiovaskulære hendelser kan øke sannsynligheten for HidHyCo.

Dessuten er knappe og uenige data tilgjengelig om patogenesen av beinskaden på grunn av et subtilt kortisoloverskudd og om den mulige rollen til individuell benfølsomhet overfor kortisol og mikrobiomsammensetningen.

Derfor er målene for det nåværende prosjektet følgende: i) å vurdere utbredelsen av HidHyCo, ii) å bestemme egenskapene som predikerer tilstedeværelsen av denne tilstanden hos pasienter med tilsynelatende primær osteoporose, iii) å evaluere de patogenetiske mekanismene som forklarer negative effekter av dette lette kortisoloverskuddet på bein og den potensielle rollen til den genetiske bakgrunnen og tarmmikrobiomet.

Hos alle pasienter som har blitt inkludert i studien og som har gitt informert samtykke til å delta i studien vil det bli utført 1 mg deksametasonundertrykkelsestest over natten (F-1mgDST). Hos alle forsøkspersoner med F-1mgDST >1,8 mcg/dL vil kortisolnivåer etter to dagers lavdose (2 mg/dag) deksametasonundertrykkelsestest (F-2mgx2dDST) bli målt.

Pasienter med F-2mgx2dDST over >1,8 mcg/dL vil bli ansett som påvirket med HidHyCo og vil bli behandlet i henhold til tilgjengelige retningslinjer for hyperkortisolisme.

HidHyCo-prevalensen hos osteopeniske/osteoporotiske pasienter og dens 95 % intervallkonfidens vil bli beregnet.

I tillegg vil følgende vitale og antropometriske parametere bli registrert hos alle rekrutterte pasienter: blodtrykk, hjertefrekvens, vekt, høyde, kroppsmasseindeks (BMI), abdominal omkrets og midje-til-hofte-forhold. I tillegg vil følgende variabler samles inn: kjent historie med skjørhetsbrudd, røykevaner, viktigste komorbiditeter, historie med fall, tidligere kliniske skjørhetsfrakturer, pågående farmakologisk behandling (spesielt type og antall antihypertensive, lipidsenkende, antidiabetiske og antidiabetikere - osteoporotiske legemidler), tidligere anti-osteoporotiske behandlinger, regelmessig menstruasjon hos kvinner eller overgangsalder og testosteronnivåer hos menn. Spørreskjemaer for vurdering av daglig kalsiuminntak og fysisk aktivitet vil bli gitt til alle pasienter. På registreringstidspunktet vil resultatene av første lags undersøkelser i henhold til nasjonale retningslinjer (dvs. serum erytrocyttsedimentasjonshastighet, fullstendig blodtelling, serumproteinelektroforese, serumkalsiumnivåer, serumfosfatnivåer, total alkalisk fosfatase, serumkreatinin, 24-timers urinkalsium) vil også bli registrert. Dessuten kan andre kalsium-fosfatmetabolismeparametere (dvs. serum ionisert kalsium, serum paratyreoideahormon, serum 25-OH-vitamin D, serum ß-CrossLaps, ben alkalisk fosfatase) og rutinebestemmelser (dvs. fastende glukose, insulin, glykert hemoglobin, totalt kolesterol, lipoprotein med lav tetthet, lipoprotein med høy tetthet, triglyserider, transaminaser) vil bli registrert, hvis tilgjengelig.

I henhold til god klinisk praksis vil beinmineraltettheten hos alle pasienter bli vurdert ved dobbeltenergi røntgenabsorpsjon (Hologic eller Lunar bone densitometers) og tilstedeværelsen av asymptomatiske vertebrale frakturer vil bli kontrollert med konvensjonelle spinal røntgenbilder ved bruk av semikvantitativ visuell vurdering beskrevet av Genant et al., definert som en reduksjon på >20 % i fremre, midtre eller bakre vertebrale høyde.

Etterforskerne vil sammenligne de kliniske og biokjemiske egenskapene til osteoporotiske/osteopeniske pasienter med HidHyCo og de uten HidHyCo. Prøvestørrelsen er beregnet for å ha et tilstrekkelig antall HidHyCo-tilfeller for å bestemme egenskapene til osteoporotiske pasienter som tyder på tilstedeværelsen av HidHyCo. Siden HidHyCo kan anslås å ha minst 3 % prevalens hos osteoporotiske pasienter, bør en prøve på 1500 osteoporotiske pasienter være tilstrekkelig til å finne ikke mindre enn 45 HidHyCo-tilfeller.

For ytterligere å undersøke beinkvalitet og omsetning hos HidHyCo-pasienter, for å karakterisere HidHyco-pasienter fra et molekylært og genetisk synspunkt og for å evaluere de patogenetiske mekanismene som forklarer de negative effektene av endogent subtilt kortisoloverskudd på beinhelsen og den potensielle rollen til den genetiske bakgrunnen og av tarmmikrobiomet.

Hos pasienter som er funnet å være påvirket av HidHyCo og hos pasienter med alder, kjønn og BMI uten HidHyCo (med et case-control ratio på 1:2) vil etterforskerne:

i) vurdere beinomsetningsmarkører og nye potensielle serummarkører for beinstatus, slik som de som er involvert i Wnt-ßcatenin-signalering; ii) utføre radiofrekvensekkografisk multispektrometri (REMS), en ikke-ioniserende skjelettteknikk utført ved bruk av en ny dedikert ekkografisk enhet (EchoStation, Echolight Spa, Lecce, Italia) for å undersøke beinkvalitetsegenskaper som ikke er inkludert i DXA-målt BMD, slik som Fragility Score (FS).

iii) vurdere sirkulerende mikroRNA-er (miRNA-er, dvs. små ikke-kodende enkeltstrengede RNA-er som har dukket opp som viktige posttranskripsjonelle regulatorer av genuttrykk) ekspresjonsprofil; iv) vurdere kortisol perifer aktivering, som uttrykt ved 24-timers urinfritt kortisol/fritt kortison-forhold (dvs. jo høyere R-UFF/UFE, jo høyere vevseksponering for aktive glukokortikoider), målt ved væskekromatografi-tandem massespektrometri og dets forhold til de polymorfe variantene av 11beta-hydroksysteroid dehydrogenase type 1 (11ßHSD1) genet; v) vurdere kortisolfølsomhet, uttrykt av polymorfismer av glukokortikoidreseptorgenet (GR) fra DNA isolert fra perifert blod; vi) vurdere beta-2 adrenerg aktivitet, regulert av polymorfismen (rs1800544) til beta-2 adrenerge reseptor (B2AR) genet fra DNA isolert fra perifert blod, som kan ha innvirkning på kortisoleffekten på grunn av de multiple interaksjonene mellom de sympatiske og hypothalamus-hypofyse-binyrene via adrenoceptorer; vii) vurdere sammensetningen av tarmmikrobiom ved å bruke fekale prøver. For å unngå forvirrende effekt av benaktive legemidler, vil ikke i), ii) og iii) bli vurdert hos pasienter på behandling med benaktive legemidler, men utelukkende hos pasienter i naive behandling eller hos pasienter som ikke nylig er behandlet (over 12 måneder) tidligere for orale bisfosfonater og teriparatid og over 24 måneder tidligere for intravenøse bisfosfonater og denosumab).

HidHyCo-tilfellet er av største betydning siden en underliggende tilstand av HidHyco er assosiert med økt risiko for osteoporose og skjørhetsfrakturer og kan redusere responsen på benaktive legemidler. Motsatt kan oppløsningen av kortisoloverskudd resultere i forbedring av beinstyrke og i reduksjon av bruddrisiko. Imidlertid er HidHyCo per definisjon en okkult tilstand, inntil dens tilstedeværelse mistenkes på grunnlag av spesielle egenskaper ved den underliggende sykdommen.

Basert på foreløpige data er det mulig å anta at HidHyCo er tilstede i en ikke ubetydelig prosentandel av osteopeniske/osteoporotiske pasienter.

Etterforskerne antar en 3 % HidHyCo-prevalens i den osteoporotiske befolkningen. Tilstedeværelsen av osteoporose assosiert med en dårlig kontrollert hypertensjon og/eller diabetes eller med en historie med kardiovaskulære hendelser (osteopeni med komorbiditeter) eller tilstedeværelse av skjøre frakturer i nærvær av ikke-osteoporotisk bentetthet, i en eugonadal tilstand og/eller ved osteoporose behandling med benaktive legemidler kan være variablene som potensielt kan assosieres med økt sannsynlighet for å ha HidHyCo.

Ved å teste vårt utvalg av osteoporotiske pasienter for HidHyCo, tar etterforskerne sikte på å innhente informasjon om sannsynligheten før test av et enkelt individ for å ha et subtilt kortisoloverskudd og, hvis det er mulig, å utvikle en klinisk modell for identifisering i polikliniske osteoporoseklinikker av emner som er verdig til HidHyCo-testing, og unngår dermed en massescreening.

Videre kan evalueringen av sirkulerende miRNAs ekspresjonsprofil bidra til å skille mellom primær osteoporose og sekundær osteoporose på grunn av subtilt kortisoloverskudd.

Fra et patofysiologisk synspunkt kan tilstanden til HidHyCo hos våre pasienter, forskjellig fra eksogen hyperkortisolisme, representere en ren form for lett kortisoloverskudd, uten den forvirrende effekten av sykdommene som terapeutiske glukokortikoider gis for. Derfor kan vurderingen av beininvolvering hos HidHyCo-pasienter samtykke til å evaluere den rene rollen til glukokortikoidoverskudd på benmetabolisme og beinkvalitet, som uttrykt for eksempel av markørene for beinomsetning og Wnt-ß-catenin-signalering og ved REMS parametere, henholdsvis.

I tillegg kan glukokortikoidsekresjonen og sensitivitetsevalueringen i vår osteoporotiske populasjon også gi oss samtykke til å studere virkningen av kortisol perifer aktivering og av polymorfismer av 11ßHSD1, GR og B2AR gener for å modulere skjelettfølsomheten og skade på det subtile kortisoloverskuddet.

Hvis viktigheten av disse parametrene for beinhelse ble bekreftet, ville det være mulig å tilpasse den kliniske opparbeidingen på grunnlag av den individuelle risikoen for brudd og forsøke å motvirke hos utvalgte pasienter de negative effektene av den relativt økte kortisolsekresjonen med 11ßHSD1 inhibitorer. Noen studier viste faktisk at hemming av 11ßHSD1 kan beskytte bein mot de skadelige effektene av glukokortikoider.

Til slutt vil etterforskerne få informasjon om hvorvidt mikrobiomsammensetningen er forskjellig mellom osteoporotiske pasienter med og uten HydHyCo. Denne informasjonen kan foreslå nye patofysiologiske mekanismer som ligger til grunn for forholdet mellom kortisoloverskudd og benskjørhet.

Hvis det var interaksjoner mellom disse faktorene (mikrobiom og kortisolmiljø) på de kliniske resultatene av benskjørhet, kan etterforskere foreslå tarmen som et nytt terapeutisk mål for å forhindre de negative systemiske effektene av kortisoloverskudd, som antydet av eksperimentelle observasjoner. Samlet sett vil informasjon fra denne studien gjøre det mulig å avsløre tilstedeværelsen av HidHyCo hos pasienter som er evaluert for osteoporose og/eller benskjørhet og å tilpasse den kliniske behandlingen av disse pasientene, i forhold til den genetiske bakgrunnen, GC-sensitiviteten og mikrobiomets sammensetning.