Osteoporoza sistemica - clasificarea osteoporozei

Definitie

Osteoporoza comuna este o boala a intregului schelet, caracterizata prin scaderea masei osoase si alterari ale microarhitecturii tesutului osos, care au drept consecinta cresterea fragilitatii oaselor, predispozitia la fracturi (8) si neintegrarea implantelor endoosoase(5).

Morfopatologie

Osul este un tesut compus dintr-o matrice organica formata in principal din colagen pe care se depun cristale de hidroxiapatita. Aceasta structura este intr-o permanenta remodelare, indusa de cele 2 tipuri de celule cu functii anatomice: osteoblaste si osteoclaste.

Osteoblastul, celula implicata in formarea osului, deriva dintr-o celula progenitoare denumita preosteoblast, ai carei precursori indepartati sunt comuni cu cei ai tesutului conjunctiv. Fiecare osteoblast, dupa realizarea unui ciclu de sinteza matriceala, trece intr-o stare inactiva, denumita osteocit. Formarea de os nou este rezultatul proliferarii si diferentierii preosteoblastilor si posibil al activarii osteocitelor.

Osteoclastul induce resorbtia osului formand cavitati de eroziune. Aceasta degradare permanenta de os este urmata imediat de o sinteza de matrice osteoida ce va fi mineralizata si va crea o noua unitate functionala, numita osteon. Osteonul este format din lame osoase cilindrice si concentrice, centrate de un canal haversian in care se gasesc vase sanguine. Osteonii sunt orientati dupa liniile de forta ale solicitarii mecanice.

Matricea osoasa de colagen este sintetizata de osteoblast. Ea este formata din molecule de colagen de tip I, care se asambleaza in fibrile. In afara de colagen, osteoblastul sintetizeaza si secreta si alte proteine componente ale matricei osoase, una din ele fiind osteocalcina (o fosfoproteina). Aceasta fixeaza calciul datorita prezentei in structura sa a acidului gama-carboxiglutamic. Formarea osteocalcinei este dependenta de vitamina K si este stimulata de 1,25-dihidroxicolecalciferol. Osteoblastul sintetizeaza si osteonectina (o fibroproteina analoaga fibronectinei), proteina ce formeaza legatura dintre calciu si colagen. In afara acestor proteine sintetizate de osteoblast, in os se mai fixeaza si proteine sanguine ca serumalbumina si o alfa2-glicoproteina. In reteaua de fibrile de colagen se localizeaza elementele minerale. Mecanismul intim al acestui proces este necunoscut. Se presupune ca elementul determinant este aspectul stereochimic, creat de textura fibrilara. Elementele minerale sunt in mod determinant calciul si fosforul. Pentru mineralizare este nevoie de o concentratie optima a acestor elemente in plasma si lichidul interstitial care scalda osteoblastii si osteoclastii. Se mai gasesc mici cantitati de ioni de Na, K si urme de Zn. In mediu se gaseste fosfataza alcalina, enzima sintetizata de osteoblasti, enzima care catalizeaza hidroliza pirofosfatului, permitand mineralizarea.

Resorbtia este un proces complex si foarte putin lamurit, in care sunt implicate celule osteoclastice bogate in colagenaze, proteaze si fosfataza acida. Este stiut ca intai are loc resorbtia fazei minerale si apoi a matricei, aceasta din urma datorita actiunii colagenazelor din osteoclasti. Activitatea metabolica a tesutului osos se desfasoara in mod continuu, sub forma unui echilibru dinamic intre activitatea litica si cea de sinteza. Cantitatea de tesut osos mobilizat de un osteoclast este refacuta de aproximativ 150 de osteoblasti. In acest proces de remodelare permanenta, calciul, elementul mineral fundamental, are un turn-over care variaza cu varsta de la 20%/an in copilarie, la 3-5%/an la adult. Intre decadele IV si V de viata debuteaza o resorbtie osoasa fiziologica, masa scheletica scazand anual la ambele sexe cu 0,3-0,7%, datorita reducerii activitatii osteoblastelor indiferent de aportul alimentar de calciu. Ambele procese, de sinteza si de liza, sunt modulate de factori interni (in principal hormonali) si externi (vitamine si substante minerale)(9) (10).

Figura 1.1 - Os compact, in sectiune transversala cu canale haversiene nou formate (H1) si canale haversiene vechi (H2), evidentiate printre sistemul interstitial neregulat (11).

Scaderea masei osoase are consecinte morfologice diferite in osul spongios si cel compact:

- osul spongios devine mai poros prin subtierea trabeculelor,

perforarea si chiar resorbtia acestora;

- osul cortical se subtiaza si lasa loc expansiunii osului spongios

rarefiat (8).

(a)                                 (b) (c)

Figura 1.2 - Aspectul vertebrelor: (a) - corp vertebral normal,

(b) - osteoporoza moderata, (c) - osteoporoza severa (12).

Figura 1.3 - Reducerea masei osoase si alterarea structurii;

vertebra la tomografie computerizata a unui individ normal, in stanga, si a

unui individ cu osteoporoza, in dreapta; de retinut ca odata cu osteoporoza

se reduce masa osoasa, se subtiaza trabeculele ramase si

se pierde conexiunea dintre trabecule (13).

Patogeneza

Osteoporoza survine pe fondul pierderii naturale de masa osoasa, care incepe la varsta maturarii scheletului (intre 35-40 de ani) si continua, mai mult sau mai putin accentuat, toata viata (osteopenia fiziologica). Scaderea masei osoase sub limita normala pentru varsta si sexul unei persoane poate rezulta din trei tulburari ale procesului remodelarii osoase:

I. - cresterea ratei remodelarii osoase (turn-over-ului osos), caz in care masa osoasa este redusa prin existenta in fiecare moment a mai multor unitati multicelulare de baza, in care osul este resorbit.

II. - decuplarea cantitativa (dezechilibrul) intre cele doua faze ale remodelarii osoase se produce prin cresterea resorbtiei, cu lacune mai adanci si conuri de foraj mai voluminoase (modelul fiziopatologic osteoclastic, sau al pierderii rapide) si prin scaderea formarii de os, cu umplerea incompleta a lacunelor si inchiderea incompleta a conurilor de foraj (modelul fiziopatologic osteoblastic, sau al pierderii lente)(8).

1.4 Clasificarea osteoporozei

In functie de factorii etiologici, osteoporoza poate fi clasificata in osteoporoza primara si secundara.

Osteoporoza primara poate fi de tip I si tip II.

Osteoporoza secundara apare in urmatoarele situatii:

1. boli endocrine: hipertiroidism, hiperparatiroidism, boala Cushing, diabet zaharat, hipogonadism;

2. carente nutritionale: scorbut malnutritie severa, sindrom de mal-absorbtie, deficit de calciu;

3. medicamente: - steroizi, heparina, anticonvulsivante, antiacide (cu aluminiu);

4. abuz de: alcool, cafea;

5. factori genetici: osteogenezis imperfecta;

6. alte boli, cum sunt:

I-boli renale.

A) In insuficienta renala cronica, modificarile osoase sunt cuprinse sub denumirea generica de osteodistrofie renala. Boala osoasa este previzibila avand in vedere implicarea rinichiului in homeostazia minerala (Ca,P,Mg) si in mentinerea echilibrului acido-bazic. Osteodistrofia renala cuprinde:

Proiect: Dieta cu lamaie si musetel, cu apa sau cu otet de mere cu miere Proiect: Cancerul - semnele de alarma ale cancerului - legatura dintre cancer si dieta

1. boala osoasa cu turn-over crescut si valori crescute ale PTH: osteita fibroasa, leziuni mixte;

2. boala osoasa cu turn-over scazut si PTH normal sau scazut (14);

3. amiloidoza, frecventa la pacientii hemodializati (15). Toate acestea se caracterizeaza prin deficit de mineralizare osoasa, insa ceea ce difera este cantitatea si calitatea osteoidului. Osteoporoza este neobisnuita, deoarece masa osoasa poate sa creasca la pacientii cu insuficienta renala avansata, iar osteopenia este asociata la acesti pacienti cu cresterea cantitatii de osteoid.

B) In sindromul Fanconi, exista un deficit tubular complex caracterizat prin pierderea de aminoacizi, glucoza, acid uric, bicarbonat, proteine cu greutate moleculara mica la nivel tubular si care reprezinta o cauza de osteoporoza (16). C) La pacientii cu transplant renal, modificarile de osteodistrofie renala se remit intr-un interval de timp variabil in schimb osul poate fi afectat de medicatia imunosupresoare; corticoterapia induce osteoporoza si frecvent osteonecroza aseptica de cap femural, iar ciclosporina induce de asemenea osteoporoza in timp ce tacrolimusul, sirolimusul, micofenolat mofetilul si imuranul afecteaza osul in mai mica masura. (17),

Alte boli care produc osteoporoza secundara sunt:

II- mielom multiplu

III- neoplasm diseminat

IV- intoleranta la lactoza

V-inactivitate fizica si imobilizare prelungita           Osteoporoza primara reprezinta osteoporoza de involutie. Rata pierderii osoase difera in functie de tipul de os (trabecular sau cortical). Pierderea de os cortical incepe dupa 40 de ani si este liniara, inregistrandu-se o pierdere anuala de 0.5-1% la ambele sexe. Diminuarea de os trabecular incepe intre 30-35 de ani si este liniara la barbati, iar la femei pana la menopauza. Aceasta diminuare de os trabecular este de 1-4%/an. Dupa menopauza se inregistreaza o accelerare a pierderii osoase ajungand pana la 10%/an (10).

Figura 1.4 - Evolutia masei osoase in raport cu varsta (8).

Masa osoasa este determinata in primul rand genetic si unul din cei mai importanti factori este sexul, in acest sens cunoscut fiind faptul ca masa osoasa maxima atinsa de ambele sexe in jurul varstei de 30 de ani este mai mare la barbati fata de femei (13). Pe parcursul intregii lor vieti, barbatii pierd 30% din osul lor spongios si 10% din cel cortical, in vreme ce femeile pierd 50% din osul spongios si 30% din cel cortical. Se observa pierderea rapida de os la femei in primii ani dupa menopauza si apoi declinul gradual al masei osoase. Indivizii care au o nutritie deficitara si fac exercitii fizice insuficiente, ca tineri adulti, vor esua in a dobandi un schelet optim ca marime si densitate. Incepand cu varsta de 30 ani se produce o pierdere osoasa minima la ambele sexe, astfel incat la femei la 5-10 ani postmenopauza, rata de pierdere osoasa sa creasca de 2-4 ori fata de pierderea osoasa premenopauza. Se stie ca pierderea rapida de os la femei postmenopauza se datoreaza scaderii cantitatii de estrogen fara de care osteoclastele devin mult mai active ceea ce duce la accentuarea distructiei osului. La barbati pierderea osoasa incepe mai tarziu decat la femei si progreseaza mai incet. In concluzie, pierderea lenta de os la femei si barbati (alta decat cea survenita imediat postmenopauza) se datoreaza reducerii activitatii osteoblastelor (13).

Osteoporoza de tip I (osteoporoza postmenopauza) intereseaza in special osul trabecular si predispune la fracturi si tasari vertebrale. Apare frecvent la femei dupa incetarea functiei gonadice. In acest tip de osteoporoza se produce o crestere a activitatii osteoclastilor. Datorita activarii osteoclastilor, osteoporoza de menopauza se insoteste de valori crescute ale calciuriei. Osteoporoza de tip I survine in primii 15-20 de ani dupa menopauza si se datoreaza hipoestrogenismului (8).

In osteoporoza de tip II (osteoporoza senila) pierderea de os cortical si trabecular se face proportional. In tipul II se produc mai frecvent fracturi de sold care apar cu frecventa egala la barbati si femei. Acest tip de osteoporoza se produce prin scaderea activitatii osteoblastilor si mai putin prin cresterea numarului osteoclastilor. Calcitonina inregistreaza o scadere a nivelului sau bazal odata cu inaintarea in varsta, indiferent de sex. In ceea ce priveste metabolismul vitaminei D, la batrani scade enzima responsabila de conversia formei inactive (25- hidroxi-vitamina D) in forma activa (1,25-dihidroxi-vitamina D)(7), proces ce are loc in rinichi sub influenta hormonului paratiroidian (10), fiind afectat de scaderea numarului nefronilor functionali (8). Enzima responsabila de aceasta conversie si care scade odata cu varsta (sau ii scade reactivitatea la actiunea hormonului), determina cresteri progresive de parathormon, fenomen prin care se accelereaza resorbtia osului (10). In osteoporoza varstnicului mai sunt implicate limitarea eforturilor fizice cu repercusiuni asupra masei osoase si musculare(10), o dieta excesiva in proteine si fosfor, dar restrictiva caloric la cei ce se supun unor cure de slabire. In acest context necesarul de calciu trebuie sa creasca la omul in varsta de la 1 la 1,5 g/zi mai ales ca absorbtia gastrointestinala este diminuata (10).

Din categoria osteoporozei primare mai face parte si osteoporoza juvenila (18), forma rara, cu severitate variabila, ce apare la copii in perioada prepubertara fiind auto-limitata, astfel incat la pubertate nu se mai produc fracturi, cauzele fiind necunoscute (15) si osteoporoza idiopatica (10), forma rara ce apare la femei in perioada postmenopauza si la barbati cu varsta sub 75 de ani, nefiind asociata cu cauze secundare sau factori de  risc ce predispun la pierderea osoasa (18).

Figura 1.5 - Trei moduri diferite de a ajunge osteoporotic: A. capital osos normal - pierdere rapida, B. capital osos redus-pierdere obisnuita si C. capital osos scazut - pierdere rapida (8).

Osteoporoza secundara (spre deosebire de osteoporoza primara a carei etiologie este necunoscuta), apare in contextul clinic al altor boli sau este indusa de diferite medicamente, deficiente nutritionale sau abuzuri de alcool, cafea, tutun.

O alta cauza a osteoporozei este imobilizarea prelungita si lipsa activitatii fizice. Prin imobilizare, masa osoasa locala scade profund si rapid. O imobilizare completa, de 6 luni, produce o pierdere a unei treimi din masa osoasa preexistenta. Pe de alta parte, miscarea prin ea insasi nu protejeaza de osteoporoza, decat atunci cand sunt folositi muschii in actiunea lor antigravitationala. Cosmonautii, in timpul expunerii la conditii agravitationale, dezvolta rapid osteoporoza, in ciuda unor exercitii fizice foarte intense. In conditii de agravitatie sau imobilizare prelungita, calciuria creste semnificativ. In ambele cazuri pierderea de os trabecular este mai mare ca cea de os cortical (10).

Factorii de risc in osteoporoza

Factorii de risc in osteoporoza sunt similari, dar nu identici cu determinantii masei osoase  si includ:

1. Rasa. Afro-americanii au o masa osoasa mai mare la apogeu decat caucazienii sau asiaticii.

2. Statusul hormonal. Femeile postmenopauza, care nu primesc un tratament hormonal substitutiv, au o pierdere osoasa accelerata in primii 5-10 ani postmenopauza. In mod similar, histerectomia, inclusiv ovarectomia, induce menopauza.

3. Antecedente familiale. Indivizii cu "istorie" maternala de osteoporoza sau fractura au o masa osoasa scazuta la apogeu si o probabilitate mai mare de a suferi fracturi osteoporotice.

4. Aportul de calciu. Deficienta in aportul de calciu, ca adult, poate duce la o masa osoasa scazuta la apogeu cu 5-10%.

5. Activitatea fizica. Jogging, aerobic, ridicare de greutati sunt ideale pentru intarirea oaselor.

6. Toxice. Fumatul si consumul de alcool in exces conduc la scaderea masei osoase.

7. Medicatia. Glucocorticoizi si alte medicamente duc la scaderea masei osoase (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30).

Localizare

Desi este un proces difuz, cele mai dese localizari se intalnesc la nivelul coloanei vertebrale, colului femural, extremitatii distale a radiusului si carpului.

Osteoporoza vertebrala incepe cu subtierea corticalei, care ramane neintrerupta. Apoi scade numarul de travee. Eventualele eroziuni corticale ridica suspiciunea unei boli maligne. Avansarea procesului duce la deformari vertebrale variate, iar cedarea platoului permite hernierea nucleului pulpos in corpul vertebral. Cedarea marginilor duce la fracturi sau turtiri de corpi vertebrali. Cele mai frecvente localizari sunt la coloana lombara sau toracala inferioara. Colapsul vertebral multiplu duce la deformari ale coloanei vertebrale cu cifoscolioza.

Osteoporoza colului femural si a extremitatii distale a antebratului explica la batrani incidenta mare a fracturilor, la traumatisme minime, uneori chiar la simple aplecari sau purtatul unor greutati mici (9).

Diagnostic

a) Manifestari clinice. Osteoporoza se dezvolta insidios, ceea ce face ca uneori sa fie diagnosticata tardiv, cu ocazia producerii unor fracturi vertebrale, de radius, de femur.

Durerea este simptomul principal, putand sa fie acuta sau cronica. Desi osteoporoza este afectiunea generalizata a scheletului, durerile apar predominant la nivelul coloanei dorsolombare. Insa in stadiile precoce, osteoporoza este nedureroasa. Cand apare durerea, ea se datoreaza microfracturilor trabeculare, aparute ca urmare a cresterii resorbtiei osoase ceea ce duce la cresterea fragilitatii osului. Fracturile vertebrale sunt urmarea numeroaselor microfracturi ale osului trabecular vertebral.

b) Explorari paraclinice

I. Testele de laborator ca hemograma, VSH, calciuria, calcemia, fosfataza alcalina, creatinina, pot orienta diagnosticul spre o cauza a osteoporozei secundare. In cazul osteoporozei postmenopauza, calcemia si fosforul anorganic in sange sunt normale. Fosfataza alcalina este de asemenea normala in cazurile necomplicate, desi poate creste usor dupa fracturi. Hipercalciuria poate fi prezenta la 20% din cazurile de osteoporoza postmenopauza, iar recent s-a demonstrat ca masurarea osteocalcinei serice reprezinta un test sensibil al turn-over-ului osos (10).

II. Examenul radiologic

Pentru ca radiografiile standard sa evidentieze semne de osteoporoza, masa osoasa pierduta trebuie sa depaseasca 30-50%. Prin urmare, metoda nu permite diagnosticul precoce al bolii, dar reprezinta singura metoda de a diagnostica fracturile.

Semnele radiologice de osteoporoza sunt: a) "de impresie": cresterea transparentei scheletului, accentuarea umbrei platourilor vertebrale, pierderea desenului traveal orizontal si accentuarea celui vertical al corpilor vertebrali ("vertebre cu gratii"), pierderea succesiva a sistemului de travee osoase din epifiza proximala femurului (indicele lui Singh); b) deduse din masuratori (8)

III. Scintigrafia osoasa cu technetiu 99-m metilen - bifosfonat poate servi la recunoasterea unei fracturi vertebrale recente.

IV. Osteodensitometria se bazeaza pe atenuarea unui fascicul de energie atunci cand acesta strabate osul, care este direct proportionala cu densitatea minerala osoasa (DMO) si care este indicatorul indirect al cantitatii de os (masa osoasa (MO) si singurul parametru masurabil. Osteodensitometria nu ofera nici un indiciu despre calitatea osului. (8). Masurarea densitatii osoase se poate realiza cu ajutorul urmatoarelor metode: .

A. Absorbtiometria monofotonica (single photon absorbtiometry SPA) utilizeaza un izotop radioactiv (I125) ca sursa de radiatii si un detector de scintilatie, cu ajutorul caruia se fac masuratorile necesare la nivelul radiusului, iradierea fiind mica.

B. Absorbtiometria bifotonica (Dual photon absorbtiometry, DPA) permite determinarea continutului mineral al coloanei vertebrale si al soldului, ca sursa de raze folosindu-se gadoliniu radioactiv (G153), iar determinarea se face - de obicei - la nivelul coloanei vertebrale lombare (L2-L4);

C. Absorbtiometria cu fascicul dual de raze X (DEXA) este "standardul de aur" in diagnosticul precoce al osteoporozei, cu performante neegalate decat de metode incomparabil mai costisitoare, cum ar fi tomografia computerizata cantitativa sau rezonanta magnetica nucleara. In lipsa DEXA, diagnosticul, asa cum este el codificat de OMS, nu poate fi stabilit. Principalele repere ale metodei sunt:

- utilizeaza raze X inalt colimate, emise la doua niveluri de energie (40), respectiv 70 keV);

- expune pacientul unei iradieri net inferioare celei naturale (0.03-0.06, fata de respectiv 1-2msv);

- permite masuratori acolo unde piesele osoase sunt inconjurate de tesuturi moi abundente si prezinta zone de mare interes (vertebre lombare, femurul proximal) sau la scara intregului corp;

- permite exprimarea rezultatelor in mai multe moduri:

1 continutul mineral osos (CMO)(g);

2 densitatea minerala osoasa (continutul mineral osos/suprafata zonei selectate) (g/cm2) (masa surfacica);

3 scorul Z, numarul de deviatii standard ale densitatii minerale osoase masurate fata de subiectii normali de aceeasi varsta si sex;

4 scorul T, numarul de deviatii standard ale densitatii minerale osoase fata de valoarea de varf a subiectului tanar.

Figura 1.6 - DEXA cu modificari de osteopenie, scor T= -1,4,

la nivelul colului femural

Figura 1.7 - DEXA cu modificari osteoporotice vertebrale, scor T = -3,2

Figura 1.8 - Diagnosticul osteoporozei la DEXA

(osteopenie la nivel femural si osteoporoza la nivel vertebral)

Figura 1.9 - Exprimarea rezultatelor in DEXA

Densitatea minerala osoasa a  pacientului A este de 0,72g/cm2.

Scorul Z (dependent de varsta) este -1, iar scorul T (independent de varsta) este  -2,5 (DS=deviatie standard fata de medie).

Clasificarea Organizatiei Mondiale a Sanatatii a osteoporozei feminine pe baza scorului T. DMO=densitate minerala osoasa, CMO=continut mineral osos, DS=deviatie standard (fata de medie).

Tabel 1.1 - Clasificarea osteoporozei de catre Organizatia Mondiala a Sanatatii (8).

D. Tomografia computerizata cantitativa (QCT) este extrem de utila pentru determinarea densitatii osoase; determinarile se fac cu scanerul tomografului computerizat, folosind o referinta minerala standard pentru calibrare, o radiografie computerizata pentru localizare si o tehnica de energie simpla sau dubla;  Tomografia computerizata cantitativa poate fi aplicata la nivelul colului femural (31) si la nivelul antebratului, tomografie computerizata cantitativa periferica (32). Avantajele principale ale tomografiei computerizate cantitative sunt:

1) Distinge foarte bine osul cortical de cel trabecular (31), iar sistemele de ultima generatie permit evaluarea structurala a osului trabecular in trei dimensiuni (32);

2) Distinge foarte bine structura osoasa (care ne intereseaza) de calciul extraosos (osteofite mari, calcificari aortice) care poate creste in mod artificial densitatea osoasa, determinata prin celelalte tehnici (DPA, DEXA) (31).

Dezavantajul tomografiei computerizate cantitative este reproductibilitatea relativ scazuta datorita in principal erorilor de repozitionare si efectelor specifice ale instrumentelor (32). Un progres recent - scanning QCT tridimensional - realizeaza o ameliorare a imaginii si o cuantificare mai precisa a densitatii osoase.

E. Analiza activitatii neutronice (In vivo neutron activation analysis- IVNAA) permite masurarea cantitatii totale de calciu din organismul uman prin iradierea corpului cu neutroni si examinarea calciului, ca parte a spectrului razelor γ, care rezulta din iradierea amintita.

F. Ultrasonometria. Prin masuratori ale modificarii unor parametri ai fasciculului de ultrasunete care strabat osul, pot fi deduse elemente de interes pentru osteoporoza si in principal riscul de fractura.

V. Markerii ososi-prin diferite metode biochimice si imunologice pot fi evidentiate in lichidele biologice substante rezultate in cursul desfasurarii procesului de remodelare osoasa.

VI. Punctia biopsie osoasa, efectuata cu un trocar special din creasta iliaca, are o utilitate limitata pentru diagnosticul pozitiv al osteoporozei; ea constituie insa un mijloc util pentru diagnosticul diferential cu alte osteopatii rarefiante si ofera informatii cu privire la rata turn-over-ului osos (31).