PATHofysiologi av osteoporos: roll för dolt kortisolöverskott och dess prediktorer i benskörhet (PATHOS)

Kliniskt uppenbar hyperkortisolism leder till högt blodtryck, diabetes och osteoporos. På senare tid har även tillståndet med mild och asymtomatisk hyperkortisolism beskrivits vara associerat med ökad förekomst av kroniska komplikationer av kortisolöverskott och mortalitet. Hos patienter med osteoporos kan denna form av hyperkortisolism förbli ockult (dold hyperkortisolism, HidHyCo).

HidHyCo-prevalensen i den allmänna befolkningen uppskattas till 0,2-2%, men den har rapporterats upp till 9,9% och 17,6% hos patienter med låg bentäthet respektive med skörhetsfraktur. Med tanke på den höga förekomsten av benskörhet och den relativt låga specificiteten hos de tillgängliga testerna för HidHyCo-detektion, anses screening av alla osteoporotiska patienter för HidHyCo vara otänkbart och inga riktlinjer finns tillgängliga för att ta itu med HidHyCo-screeningen vid osteoporos.

För närvarande har data om osteoporosegenskaper som oftare förknippas med HidHyCo inte rapporterats, även om vissa data tyder på att samexistensen av osteopeni med hypertoni behandlad med minst 2 läkemedel eller med okontrollerad hypertoni och/eller diabetes eller med en historia av kardiovaskulära händelser kan öka sannolikheten för HidHyCo.

Dessutom finns knappa och motstridiga data tillgängliga om patogenesen av benskadan på grund av ett subtilt kortisolöverskott och om den möjliga rollen av individuell benkänslighet för kortisol och mikrobiomsammansättningen.

Därför är syftet med det aktuella projektet följande: i) att bedöma förekomsten av HidHyCo, ii) att fastställa egenskaper som förutsäger förekomsten av detta tillstånd hos patienter med till synes primär osteoporos, iii) att utvärdera de patogenetiska mekanismerna som förklarar negativa effekter av detta lätta kortisolöverskott på ben och den potentiella rollen av den genetiska bakgrunden och tarmmikrobiomet.

Hos alla patienter som har inkluderats i studien och som har gett informerat samtycke att delta i studien kommer 1 mg dexametasonsuppressionstest över natten (F-1mgDST) att utföras. Hos alla försökspersoner med F-1mgDST >1,8 mcg/dL kommer kortisolnivåer efter två dagars lågdos (2 mg/dag) dexametasonsuppressionstest (F-2mgx2dDST) att mätas.

Patienter med F-2mgx2dDST över >1,8 mcg/dL kommer att anses påverkad av HidHyCo och kommer att hanteras enligt tillgängliga riktlinjer för hyperkortisolism.

HidHyCo-prevalensen hos osteopeniska/osteoporotiska patienter och dess 95 % intervallkonfidens kommer att beräknas.

Dessutom kommer följande vitala och antropometriska parametrar att registreras hos alla rekryterade patienter: blodtryck, hjärtfrekvens, vikt, längd, body mass index (BMI), bukomkrets och midja-till-höft-förhållande. Dessutom kommer följande variabler att samlas in: bekant historia av skörhetsfraktur, rökvana, huvudsakliga komorbiditeter, historia av fall, tidigare kliniska skörhetsfrakturer, pågående farmakologisk behandling (särskilt typ och antal av blodtryckssänkande medel, lipidsänkande, antidiabetiker och antidiabetiker -osteoporotiska läkemedel), tidigare anti-osteoporotiska behandlingar, hos kvinnor regelbunden menstruation eller ålder av klimakteriet och hos män testosteronnivåer. Frågeformulär för bedömning av dagligt kalciumintag och fysisk aktivitet kommer att ges till alla patienter. Vid tidpunkten för inskrivningen, resultaten av första stegs undersökningar enligt nationella riktlinjer (dvs. sedimentationshastighet för erytrocyter i serum, fullständigt blodvärde, serumproteinelektrofores, serumkalciumnivåer, serumfosfatnivåer, totalt alkaliskt fosfatas, serumkreatinin, 24-timmars urinkalcium) kommer också att registreras. Dessutom kan andra kalcium-fosfatmetabolismparametrar (dvs. serumjoniserat kalcium, serum paratyreoideahormon, serum 25-OH-vitamin D, serum ß-CrossLaps, benalkaliskt fosfatas) och rutinbestämningar (dvs. fasteglukos, insulin, glykerat hemoglobin, totalt kolesterol, lipoprotein med låg densitet, lipoprotein med hög densitet, triglycerider, transaminaser) kommer att registreras, om det finns tillgängligt.

Enligt god klinisk praxis kommer bentätheten hos alla patienter att bedömas med dubbelenergiröntgenabsorption (Hologic eller Lunar bone densitometers) och närvaron av asymtomatiska kotfrakturer kommer att kontrolleras med konventionella ryggradsröntgenbilder med den semikvantitativa visuell bedömning beskriven av Genant et al., definierad som en minskning med >20 % i främre, mellersta eller bakre kothöjden.

Utredarna kommer att jämföra de kliniska och biokemiska egenskaperna hos osteoporotiska/osteopeniska patienter med HidHyCo och de utan HidHyCo. Provstorleken har beräknats för att ha ett tillräckligt antal HidHyCo-fall för att fastställa egenskaperna hos osteoporotiska patienter som tyder på närvaron av HidHyCo. Eftersom HidHyCo kan uppskattas ha minst 3 % prevalens hos osteoporospatienter, bör ett urval av 1500 osteoporospatienter vara tillräckligt för att hitta inte mindre än 45 HidHyCo-fall.

Att ytterligare undersöka benkvalitet och omsättning hos HidHyCo-patienter, att karakterisera HidHyco-patienter ur en molekylär och genetisk synvinkel och att utvärdera de patogenetiska mekanismerna som förklarar de negativa effekterna av endogent subtilt kortisolöverskott på benhälsan och den potentiella rollen av den genetiska bakgrunden och av tarmmikrobiomet.

Hos patienter som befunnits vara påverkade av HidHyCo och hos patienter som matchar ålder, kön och BMI utan HidHyCo (med ett fallkontrollförhållande på 1:2) kommer utredarna:

i) bedöma benomsättningsmarkörer och nya potentiella serummarkörer för benstatus, såsom de som är involverade i Wnt-ßcatenin-signaleringen; ii) utföra radiofrekvensekografisk multispektrometri (REMS), en icke-joniserande skelettteknik som utförs med användning av en ny dedikerad ekografisk anordning (EchoStation, Echolight Spa, Lecce, Italien) för att ytterligare undersöka benkvalitetsegenskaper som inte ingår i DXA-uppmätt BMD, såsom Fragility Score (FS).

iii) bedöma cirkulerande mikroRNA (miRNA, d.v.s. små icke-kodande enkelsträngade RNA som har dykt upp som viktiga post-transkriptionella regulatorer av genuttryck) uttrycksprofil; iv) bedöm kortisol perifer aktivering, uttryckt av 24-timmars kvoten mellan fritt kortisol och fritt kortison i urinen (dvs. ju högre R-UFF/UFE, desto högre exponering för aktiva glukokortikoider), mätt med vätskekromatografi-tandem masspektrometri och dess förhållande till de polymorfa varianterna av 11beta-hydroxisteroiddehydrogenas typ 1 (11ßHSD1) genen; v) bedöma kortisolkänslighet, uttryckt av polymorfismerna av glukokortikoidreceptorgenen (GR) från DNA isolerat från perifert blod; vi) bedöma beta-2 adrenerg aktivitet, reglerad av polymorfismen (rs1800544) av beta-2 adrenerga receptorgenen (B2AR) från DNA isolerat från perifert blod, vilket kan ha en inverkan på kortisoleffekten på grund av de multipla interaktionerna mellan de sympatiska och hypotalamus-hypofys-binjuresystemet via adrenoceptorer; vii) bedöma tarmmikrobiomets sammansättning med hjälp av fekala prover. För att undvika förvirrande effekt av benaktiva läkemedel kommer i), ii) och iii) inte att bedömas hos patienter som behandlas med benaktiva läkemedel, utan uteslutande hos naiva behandlingspatienter eller hos patienter som inte nyligen behandlats (över 12 månader) tidigare för orala bisfosfonater och teriparatid och över 24 månader tidigare för intravenösa bisfosfonater och denosumab).

HidHyCo-fallet är av yttersta vikt eftersom ett underliggande tillstånd av HidHyco är associerat med en ökad risk för osteoporos och skörhetsfrakturer och kan minska svaret på benaktiva läkemedel. Omvänt kan upplösningen av kortisolöverskott resultera i förbättring av benstyrkan och i minskning av frakturrisken. HidHyCo är dock per definition ett ockult tillstånd, tills dess närvaro misstänks på grundval av särskilda egenskaper hos den underliggande sjukdomen.

Baserat på preliminära data är det möjligt att anta att HidHyCo finns i en inte försumbar andel av osteopeniska/osteoporotiska patienter.

Utredarna antar en 3% HidHyCo-prevalens i den osteoporotiska befolkningen. Förekomst av osteoporos associerad med en dåligt kontrollerad hypertoni och/eller diabetes eller med en historia av kardiovaskulära händelser (osteopeni med komorbiditeter) eller förekomst av sköra frakturer i närvaro av icke osteoporotisk bentäthet, i ett eugonadalt tillstånd och/eller vid osteoporos behandling med benaktiva läkemedel kan vara de variabler som potentiellt är associerade med en ökad sannolikhet att ha HidHyCo.

Genom att testa vårt urval av osteoporospatienter för HidHyCo, syftar utredarna till att få information om sannolikheten före testet för en enskild individ att ha ett subtilt kortisolöverskott och, om möjligt, att utveckla en klinisk modell för identifiering på polikliniska osteoporoskliniker av ämnen som är värda HidHyCo-testning, vilket undviker en massscreening.

Dessutom kan utvärderingen av cirkulerande miRNAs uttrycksprofil hjälpa till att skilja primär osteoporos och sekundär osteoporos på grund av subtilt kortisolöverskott.

Ur en patofysiologisk synvinkel kan tillståndet av HidHyCo hos våra patienter, till skillnad från den exogena hyperkortisolismen, representera en ren form av lätt kortisolöverskott, utan den förvirrande effekten av de sjukdomar för vilka terapeutiska glukokortikoider ges. Därför kan bedömningen av beninblandning hos HidHyCo-patienter samtycka till att utvärdera den rena rollen av glukokortikoidöverskott på benmetabolism och benkvalitet, som uttrycks till exempel av markörerna för benomsättning och Wnt-ß-catenin-signalering och av REMS parametrar, respektive.

Dessutom kan glukokortikoidutsöndringen och känslighetsutvärderingen i vår osteoporotiska population också ge oss ett samtycke till att studera effekten av kortisol perifer aktivering och av polymorfismerna av 11ßHSD1, GR och B2AR gener för att modulera skelettkänsligheten och skadorna på det subtila kortisolöverskottet.

Om betydelsen av dessa parametrar för benhälsan bekräftades, skulle det vara möjligt att personalisera den kliniska upparbetningen utifrån den individuella risken för frakturer och att hos utvalda patienter försöka motverka de negativa effekterna av den relativt ökade kortisolutsöndringen med 11ßHSD1 inhibitorer. Vissa studier visade faktiskt att hämningen av 11ßHSD1 kan skydda ben mot de skadliga effekterna av glukokortikoider.

Slutligen kommer utredarna att få information om huruvida mikrobiomsammansättningen skiljer sig mellan osteoporotiska patienter med och utan HydHyCo. Denna information kan föreslå nya patofysiologiska mekanismer som ligger till grund för sambandet mellan kortisolöverskott och benskörhet.

Om det fanns interaktioner mellan dessa faktorer (mikrobiom och kortisolmiljö) på de kliniska resultaten av benbräcklighet, kan forskare föreslå tarmen som ett nytt terapeutiskt mål för att förhindra de negativa systemiska effekterna av kortisolöverskott, vilket föreslås av experimentella observationer. Sammantaget kommer information från denna studie att göra det möjligt att avslöja närvaron av HidHyCo hos patienter som utvärderats för osteoporos och/eller benskörhet och att personalisera den kliniska hanteringen av dessa patienter, i relation till den genetiska bakgrunden, GC-känsligheten och mikrobiomets sammansättning