Badanie podłużnej gęstości kości w okresie laktacji

Ciąża i laktacja to stany zmienionego metabolizmu wapnia u matki. Mobilizacja wapnia u matki jest niezbędna do zapewnienia odpowiedniej podaży wapnia dla rozwijającego się płodu i niemowlęcia. Podczas ciąży do rozwoju szkieletu płodu potrzebne jest około 30 gramów wapnia. Dodatkowy wapń pochodzi głównie ze zwiększonego wchłaniania jelitowego matki, w którym pośredniczy 1,25-dihydroksywitamina D (1). Szacuje się, że podczas laktacji dziennie produkuje się 600-1000 ml mleka, przy czym utrata netto wapnia przez matkę wynosi 200-400 mg dziennie (2,3). Wapń ten pochodzi ze szkieletu matki, co powoduje utratę kości do 10% kości beleczkowej przy seryjnych pomiarach gęstości kości (3). Uważa się, że w demineralizacji pośredniczą głównie działania białka związanego z parathormonem (PTHrP) w połączeniu z stłumionym stanem estrogenu. Co ciekawe, stan ten szybko odwraca się wraz z odstawieniem od piersi (4,5). Kilka badań wykazało, że początkowe pomiary PTHrP są znacznie wyższe u kobiet w okresie laktacji(3). PTHrP w okresie laktacji jest wytwarzany w dużych ilościach przez gruczoł sutkowy. Po wprowadzeniu do krążenia PTHrP zwiększa resorpcję kości ze szkieletu matki i zwiększa resorpcję wapnia na poziomie nerki (5,6,27). Stwierdzono, że poziomy PTHrP są podwyższone nawet 10 000 razy w mleku w porównaniu z surowicą matki i dalej wzrastają podczas ssania (1,6,28). W modelach mysich specyficzna tkankowo ablacja genu PTHrP w gruczole sutkowym w okresie laktacji skutkuje zmniejszeniem utraty masy kostnej(6).

Biorąc pod uwagę szybką utratę masy kostnej obserwowaną w okresie laktacji, można spodziewać się wzrostu wskaźników resorpcji kości i zmniejszenia wskaźników kościotwórczych. Jednak niedawno opublikowane badanie przeprowadzone przez naszą grupę wykazało, że oba markery tworzenia kości i resorpcji kości były znacznie podwyższone u karmiących kobiet rasy kaukaskiej (7). Wydaje się to mało prawdopodobne, ponieważ ścisłe sprzężenie tworzenia i resorpcji kości nie spowodowałoby mobilizacji wapnia netto i szybkiej utraty masy kostnej podczas laktacji. Bardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem jest to, że chociaż markery resorpcji kości dokładnie odzwierciedlają silną resorpcję kości przez osteoklasty, wzrost markerów tworzenia kości odzwierciedla wzrost niedojrzałych, częściowo zróżnicowanych preosteoblastów, które są zatrzymane w rozwoju i dlatego nie są w stanie skutecznie tworzyć nowej kości. Zatem tempo resorpcji przewyższa tempo powstawania podczas laktacji i skutkuje tymczasową utratą netto. Aby wesprzeć ten pomysł, badania na szczurach wykazały, że ciągła ekspozycja na PTH i PTHrP rekrutuje i inicjuje różnicowanie osteoblastów, ale zatrzymuje program przedwcześnie w przejściu preosteoblastów (8,9,10). Sugerowałoby to również mechanizm szybkiego powrotu do zdrowia obserwowany po odsadzeniu: po wycofaniu bodźca PTHrP, resorpcja kości za pośrednictwem osteoklastów nagle ustałaby, a wcześniej rekrutowane prekursory osteoblastów szybko zakończyły swój program różnicowania i przywróciły kości utracone podczas laktacji.

Metabolizm kości Afroamerykanów różni się od metabolizmu kości rasy kaukaskiej na kilka sposobów. Afroamerykanie wykazują wyższą gęstość kości i są mniej narażeni na rozwój osteoporozy i złamań osteoporotycznych w porównaniu z osobami rasy kaukaskiej (15-17,29-31). Istnieje wiele czynników, które mogą wyjaśniać te różnice rasowe w metabolizmie kości, w tym zmieniona gospodarka wapniowa, różnice w witaminie D, szczytowa osiągnięta masa kostna, masa mięśniowa i otyłość, tempo przebudowy, mikroarchitektura kości, geometria osi bioder i inne nieznane różnice dziedziczne . W szczególności dobrze wiadomo, że poziomy 25-hydroksywitaminy D (25-OH D) są znacznie niższe u Afroamerykanów, ze względu na ciemniejszą pigmentację skutkującą zmniejszoną produkcją 25-OH D w skórze, jak również zmniejszonym spożyciem witaminy D ( 11). Ta hipowitaminoza skutkuje względną wtórną nadczynnością przytarczyc, potwierdzoną wyższymi poziomami PTH i 1,25-dihydroksywitaminy D, jak również zmniejszonym wydalaniem wapnia z moczem (12-14). Paradoksalnie, te wyższe poziomy PTH nie korelują ze wzrostem utraty masy kostnej. W rzeczywistości obrót kostny jest faktycznie zmniejszony w porównaniu z osobami rasy kaukaskiej, co sugeruje, że kości Afroamerykanów są bardziej odporne na działanie PTH, podczas gdy wrażliwość nerek jest zachowana lub zwiększona (14,18).

Zdecydowana większość badań dotyczących metabolizmu kości u kobiet w okresie laktacji dotyczyła kobiet rasy kaukaskiej. Badania dotyczące obrotu kostnego i hormonów kalcytropowych u karmiących Afroamerykanów są rzadkie. Ponad dziesięć lat temu w badaniu zbadano markery metabolizmu kostnego w populacji karmiących kobiet z Gambii (w Gambii) i porównano je z podobną kohortą brytyjskich kobiet karmiących piersią (w Wielkiej Brytanii). Badanie wykazało znaczny wzrost starszych markerów tworzenia kości i resorpcji podczas laktacji, ale także wyższe poziomy PTH, 1,25 witaminy D, fosforanów w surowicy, osteokalcyny i fosfatazy alkalicznej w karmiącej populacji Gambii w porównaniu z populacją brytyjską w okresie laktacji ( 19). Jednak kobiety z Gambii znacznie różnią się od czarnych kobiet w krajach rozwiniętych pod względem odżywiania, zarówno ogólnej liczby kalorii, jak i spożycia wapnia. Również w przeciwieństwie do Afroamerykanów, czarne kobiety z Gambii wykazywały niższą BMD niż rasy kaukaskiej. Co ciekawe, w tych badaniach kobiety z Gambii wykazywały znaczną utratę BMD całego ciała i bioder podczas laktacji i wykazywały niewiele dowodów na powrót masy kostnej po odsadzeniu. W rzeczywistości kobiety z Gambii nadal miały utratę BMD w biodrze, w przeciwieństwie do grupy kontrolnej rasy kaukaskiej.

Niedawne badanie przeprowadzone przez naszą grupę (nieopublikowane) dotyczyło markerów obrotu kostnego i metabolizmu wapnia w laktacji afroamerykańskiej. Markery resorpcji kości były niższe u Afroamerykanek niż rasy kaukaskiej u młodych kobiet niekarmiących, ale wzrosły 2-3-krotnie w obu grupach podczas laktacji. Wyjściowe tworzenie kości było porównywalne u Afroamerykanów i rasy białej, również wzrastało 2-3-krotnie w obu grupach. Frakcyjne wydalanie wapnia było niższe u Afroamerykanów na początku badania i pozostawało stałe w obu grupach podczas laktacji. Nie jest jasne, czy utrata kości występuje w podobnym tempie podczas laktacji w populacji afroamerykańskiej.

Do tego momentu nie przeprowadzono żadnych badań na Afroamerykanach, które wykorzystywałyby densytometrię kości do ilościowego określenia utraty i regeneracji kości podczas laktacji. Niniejsze badanie ma na celu wykazanie zmian w gęstości kości u afroamerykańskich kobiet w okresie laktacji o wysokim obrocie kostnym. Pozwoli również na porównanie pomiarów metabolizmu wapnia, markerów tworzenia i resorpcji kości oraz hormonów wapniowych ze zmianami gęstości kości. Będziemy również szukać różnic rasowych w metabolizmie kości w okresie laktacji, bezpośrednio porównując kohortę afroamerykańskich kobiet w okresie laktacji z podobną kohortą kaukaską. Nie przeprowadzono żadnych wcześniejszych badań porównujących zmiany gęstości mineralnej kości u kobiet rasy czarnej i rasy kaukaskiej w okresie laktacji.