Kostní markery Olga Bálková Roche s.r.o., Diagnostics Division
Laboratorní yvšet etření při i podezřen ení na osteopatii KO + diff., FW Ionty v séru Kreatinin, močovina, kyselina močová, glykémie, albumin, AST, ALT, GMT, ALP, TSH U mužů testosteron, SHBG, LH a prostatický sérový antigen U žen po menopauze FSH, elektroforéza bílkovin Z kostních markerů: OC a CTx (nebo U CTx) nebo U NTx nebo U DPD nebo P ACP 5b Základní vyšetření moče: chemické vyšetření, sediment, du Ca Doplňující vyšetření: hyperkalcemický a hypokalcemický syndrom, Pagetova kostní choroba (Ca2+, PTH, 25-hydroxyvitamin D, kostní izoenzym ALP, PINP, (1,25- dihydroxyvitamin D), 2hodinový test: U Ca, U PO4, U kreatinin, renální tubulární práh pro fosfáty Mnohočetný myelom, nádor. difer. diagnostika paraproteinémie, nádorové markery Hyperkortizolismus: du volný kortizol Hyperthyreóza: T3, T4 Hypogonadismus: estradiol (supersenzitivní), SHBG, u mužů volný testosteron Zdroj: Štěpán J., www.euni.cz
Kostní markery Enzymy, peptidy, minerální složky Specifický odraz kostní novotvorby a resorpce Klasifikace podle metabolické úlohy v kosti: markery osteoformace markery osteoresorpce Klinické využit ití: monitorování léčby metabolických nemocí kostí, poruch růstu predikce osteoporotických fraktur vyhledávání jedinců s rizikem osteoporózy určení rychlosti ztráty kostní hmoty zjištění klinicky němých metastáz maligních tumorů
Výhody a nevýhody kostních markerů Jednoduchý odběr krve, moči Rychlá reakce na změny kostní denzity: - predikce úbytku kostní hmoty (osteoporóza vysokoobratová vs. nízkoobratová) - monitorování úspěšnosti léčby (kostní markery reagují na léčbu rychleji, než denzitometrie nebo rtg) - vyhledávání rizikových pacientů Elevace markerů u klinicky němých metastáz do kostí Obraz celotělové rychlosti osteoformace a osteoresorpce, nikoli změny jednotlivých oblastí skeletu Málo vhodné pro diagnózu osteoporózy Cut-off hodnoty: nejsou pevné hranice, intraindividuální variabilita Preanalytické faktory - ovlivnění klinické využitelnosti
Osteokalcin Kostní ALP Prokolageny typ I (PINP, PICP) Osteokalcin Kostní sialoprotein Tartarát-rezistentní kyselá fosfatáza Hydroxyprolin Kalcium, fosfor Glykosidy hydroxylyzinu Cross Links (DPD, PYD) Telopeptidy kolagenu I (ICTP) Telopeptické fragmenty (CTx, NTx) Osteoblast Matrix Osteoklast + PTH + vitamín n D Zdroj: Seibel MJ, Woitge HW 1999: Biochemical Markers of Bone Metabolism
Osteokalcin Hlavní nekolagenní protein kostní hmoty, m.h. 5800 D, 49 AMK Vysoká afinita pro vápník vazba hydroxyapatitu na kostní matrix 70 % osteokalcinu (dospělí) inkorporováno do kostní matrix, zbytek v cirkulaci degradace a vyloučení v ledvinách Falešně vyšší hodnoty při funkci ledvin, mírně podléhá cirkadiánním změnám (nejvyšší hodnoty v noci) Hodnocení aktivity osteoblastů, koncentrace rychlost kostního obratu Hladiny vyšší u dětí (než dospělých) Využit ití: a) monitorování léčby osteoporózy (na začátku léčby, po 6 měsících, po roce), úspěšná léčba = o 20-40 % b) identifikace vysokoobratové osteoporózy vyhledání rizikových pacientů c) klinické studie: dg. kostních meta a sledování léčby Ca prostaty a Ca prsu
Kostní alkalická fosfatáza Celková ALP: 4 izoenzymy (kódovány různými geny) kostní, střevní, jaterní, ledvinná (event. placentární, event. nádorová) Kostní ALP = cca 40 % celkové ALP Lokalizována v membráně osteoblastů, poločas 1-2 dny, podléhá cirkadiánním změnám, vylučování ledvinami Využit ití: marker první volby při novotvorbě kosti (osteoporóza, m. Paget, osteomalacie, primární hyperparatyreoidismus, meta skeletu osteoplastickými nádory)
Syntéza kolagenu typu I Kolagen specifický pro kost, nejdůležitější organická složka osteoformace Krok 1: Od polypeptidů k prokolagenu 1a: Osteoblasty produkují jednovláknové polypeptidy alfa-1 a alfa-2 1b: Hydroxylace α1 α1 α2 α1(oh) α1(oh) α2(oh) 1c: Trojitá šroubovice prokolagen Prokolagen
Syntéza kolagenu typu I Odštěpení dvou analyticky důležitých propeptidů Krok 2: Prokolagen Tropokolagen Prokolagen Propeptidy kolagenu typu I PINP = N-terminální propeptid Prokolagenpeptidáza Propetidy kolagenu typu I PICP = C-terminální propeptid Markery osteoforrmace N-telopeptid Helikální oblast C-telopeptid Tropokolagen (novotvorba kosti)
Propeptidy prokolagenu typu I (PINP( PINP) Vznik při syntéze kolagenu I, produkt osteoblastů, 70 kd, vysoce specifický pro kosti Marker volby pro hodnocení osteoformace Koncentrace nezávisí na funkci ledvin, termostabilní marker, žádné cirkadiánní změny, žádný vliv potravy hodnoty: osteopenie, postmenopauzální osteoporóza, sekundární hyperparatyreóza, osteoblastické meta u Ca prostaty Využit ití: a) sledování úspěšnosti léčby osteoporózy (při zahájení, po 6 měsících, po roce) b) léčba růstovým hormonem u dětí s jeho nedostatkem (už po měsíci se ) c) časný záchyt kostních meta u Ca prostaty a prsu
Propeptidy prokolagenu typu I (PICP( PICP) 115 kd, hodnocení stupně novotvorby kolagenu Homologie s PIIICP hodnoty: rostoucí organismus, osteomalacie, m. Paget, osteoblastické meta skeletu, hypertyreóza, hyperparatyreóza RIA, ELISA Sleduje cirkadiánní rytmus
Markery y kostní resorpce
Telopeptické fragmenty (CTx)/ϐ-CrossLaps Vysoce specifické pro kolagen I Marker volby pro hodnocení kostní resorpce Koncentrace podléhá cirkadiánním změnám, odběr krve před 09:00 hod., nalačno Využit ití: a) odhalení časných změn kostního obratu žen v menopauze, detekce žen s vysokým rizikem kostních ztrát a osteoporotických zlomenin b) monitorování úspěšnosti léčby osteoporózy - výrazný a rychlý hladiny (o 35-55 %) c) časný záchyt kostních meta u Ca prostaty a prsu
Telopeptické fragmenty (NTx( NTx) Hodnocení stupně osteoresorpce, odbourávání kolagenu, alternativa k CTx koncentrace: osteoporóza, osteomalacie, m. Paget, hyperparatyreóza, tyreotoxikóza, nádory skeletu, meta do skeletu Využit ití: a) monitorování léčby osteoporózy antiresorpčními léky ( U-NTx o 45-65 %) b) predikce kostních ztrát a fraktur RIA, ELISA, koncentrace závisí na cirkadiánním rytmu, sérové koncentrace neklesají tak výrazně jako močové
Syntéza vitamínu D cholesterol 7-dehydrocholesterol provitamín D kůže cholekalciferol = vitamín D 3 játra, 25-hydroxyláza UVB záření 290-315 nm 25-(OH) cholekalciferol = kalcidiol 25-(OH) vitamín D 3 Roche, Elecsys 25-(0H) Vit. D 3 nízký fosfát ledviny, 1-α-hydroxyláza nízké kalcium PTH rostliny, kvasinky ergosterol = vitamín D 2 1,25-dihydroxycholekalciferol = kalcitriol 1,25-(OH) 2 vitamín D 3 Zdroj: Thomas L., Labor und Diagnose, 6. Auflage, 2005 aktivní metabolity 25-(OH) vitamín D 2 1,25-(OH) 2 vitamín D 2
V plazmě vitamíny D 3 a D 2 vázány na vitamin-binding binding-protein transportovány ny do jater a ledvin. 25-(OH): hlavní zásobní forma vitamínu D v těle. t Měří se v krvi pro určen ení celkových zásob z vitamínu D. Nejlépe vypovídá o zásobenz sobení organismu vitamínem D. Biologický poločas v krvi cca 3 týdny. Zdroje: Thomas L., Labor und Diagnose, 6. Auflage, 2005 Zima T. a kol., Laboratorní diagnostika, 2. vydání, 2007
Vitamín n D > 95 % 25-(OH) vitamínu D měřitelných v séru tvoří 25-(OH) vitamín D 3, zatímco 25-(OH) vitamín D 2 dosahuje měřitelných hladin jen u pacientů se suplementací vitamínem D 2. 1,25-(OH) 2 vitamín zvýšený u pacientů se suplementací vitamínu D, nikoli forma 25-(OH) vitamín D. Vitamín D: podílí se na metabolismu kalcia a fosfátů, které mají četné metabolické úkoly v těle.
Hladiny vitamínu D v krvi Fyziologické hodnoty: v létě 100-300 nmol/l v zimě 50-150 nmol/l Doporučená hladina: 60 200 nmol/l (24 80 ng/ml) Mírná insuficience: 25 60 nmol/l (10 24 ng/ml) Středně těžká insuficience: 12,5 25 nmol/l (5 10 ng/ml) Těžká insuficience: < 12,5 nmol/l (< 5 ng/ml) Toxické hladiny: > 500 nmol/l (> 200 ng/ml) Tkáňov ové koncentrace 25-(OH) vit. D jsou velmi nízkn zké,, sérovs rové vysoké. Koncentrace vit. D 1,25-(OH) 2 v séru s aža 1000x nižší ší,, než vit. 25-(OH). Doporučený příjem p vitamínu D: RDA 400 IU / den Toxicita 10 000-40 000 IU / den
Insuficience aža deficience vitaminu D se zjišťuje u třetiny t zdravé evropské populace, a to ve všech v věkových v kategoriích. Uvádí se však v aža u dvou třetin t hospitalizovaných osob. Zdroj: Zima T. a kol., Laboratorní diagnostika, 2. vydání, 2007
Lehká insuficience Jedním z prvních příznaků jeho skrytého nedostatku je nízká hladina vápníku a fosforu v krevním séru a současně zvýšená aktivita alkalické fosfatázy. Tento stav je manifestován svalovou slabostí a ztuhlostí a také zvýšenou citlivostí k infekcím. U dětí se mohou vyskytovat nespecifické symptomy, např. roztěkanost, dráždivost, nadměrná potivost a zmenšená chuť k jídlu. Nedostatek může vést ke zvýšené křehkosti kostí ve stáří.
Chronická insuficience vitamínu D nádory sekundárn rní hyperparathyreoidismus sekundárn rní osteoporóza rachitis svalová slabost a pády p starší ších osob osteomalacie deprese DM I. typu Sjőgren grenův sy m. Parkinson roztroušen ená skleróza revmatoidní arthritis thyreoiditis
Klinické využit ití stanovení vit. D Podezření na deficit: hypokalcemie, hypofosfatemie, hypokalciurie, zvýšení ALP, rtg známky přestavby kostí Důvody: nedostatek oslunění, malabsorbční sy, léčba antiepileptiky, barbituráty, nefrotický sy, dialýza, Podezření na intoxikaci vit. D Pomocné vyšetření k posouzení kostního metabolismu u metabolických onemocnění skeletu: - renáln lní osteodystrofie Pomocné vyšetření v dg. primární vs sekundární hypera hypoparathyroidismus Pomocné vyšetření pro odlišení primární vs. sekundární osteoporózy Zdroje: Masopust J. Klinická biochemie, 2004 Zima T. a kol., Laboratorní diagnostika, 2. vydání, 2007
Patologické snížení hladiny Zdroj: Masopust J. Klinická biochemie, 2004 Příčina 25-(OH) (OH)-D Nedostatečný přívod nebo vstřebávání vitamínu D 50-20 (těžká forma i < 20) Biliární cirhóza < 50 Patofyziologické poznámky Nutriční rachitida; nedostatek slunečního svitu (často u starých lidí zlomeniny krčku os femoris). Při malabsorpčním. syndromu (celiakie, atrofie sliznice, steatorea) Snížení pro malabsorpci i pro nedostatečnou 25-hydroxylaci v játrech Ovlivnění hydroxylace v játrech Zvýšené ztráty transkalciferonu močí Zvýšená tvorba dihydroxyderivátu z 25-(OH)-D < 50 < 50 Dlouhodobé podávání hydantoinátů (antiepileptika), barbiturátů, dále nitrosourey a rifampicinu. U nefrotického syndromu jsou zvýšené ztráty 25-(OH)-D vázajícího proteinu Při hyperparatyreóze se stimuluje hydroxylace pozici 1α a v pozici 24 a vznikají tak 1,25-(OH) 2 D a 24,25-(OH) 2 D
Pseudodeficit vitamínu D Vrozené vady metabolizmu vitaminu D. Např. vitamín D dependentní rachitis. VDDR typ I: klasický deficit tvorby 1-α-hydroxylázy 25-(OH)-vit. D (autosomálně recesivní dědičnost). Gen kódující 1-α-hydroxylázu lokalizován na 12. chromozomu. Nemocní mají normální nebo zvýšené koncentrace 25-(OH)-vit. D a nízké hladiny kalcitriolu. VDDR typ II.: mutace genu zodpovědného za intracelulární receptor pro kalcitriol. Normální hodnota 25-(OH)-vit. D, koncentrace cirkulujícího kalcitriolu významně zvýšena. Vitamín D dependentní rachitidy: typické klinické, laboratorní a rentgenové nálezy jako deficitní křivice, a to přes doloženou suplementaci vitamínem D a nepřítomnost malabsorpčního syndromu. Koncentrace 1,25-(OH) 2 D 3 v séru se má měřit u dětí, u kterých se rachitida jeví jako rezistentní vůči terapeutickým dávkám vitamínu D. U obou typů onemocnění se zjišťuje rachitis s hypokalcémii, hypofosfatémii a vzestupem hladiny alkalické fosfatázy. Bývá přítomna sekundární hyperparathyreóza, někdy i povšechně zvýšená aminoacidurie. Zdroj: Zima T. a kol., Laboratorní diagnostika, 2. vydání, 2007
Patologicky zvýšen ené hladiny Intoxikace vitamínem D při nadměrné suplementaci Biogeneze vitamínu D 3 v kůži pod vlivem UV-záření nemůže vytvořit toxickou hladinu (tj. více než 373 nmol/l). Test s terapeutickou odpovědí vitamínu D Užívá se pro ověření diagnózy primární hyperparatyreózy. Princip: Po aplikaci vitamínu D dochází pod vlivem PTH ke konverzi 25-(OH)-D 3 na 1,25-(OH) 2 D 3 v ledvině s jeho následným účinkem na cílové orgány. Provedení: Pacientovi se podá 5 mg kalciferolu a sleduje se S-Ca po dobu 6 dní. Hodnocení: U jedinců bez zvýšeného PTH nedochází k výraznějšímu vzestupu kalcemie. Při hyperparatyreóze dochází k plynulému vzestupu S-Ca. Zdroj: Masopust J. Klinická biochemie, 2004
Role vitamínu D v prevenci nádorn dorů Metaanalýzy klinických studií: jedinci se sérovými hladinami 25-(OH)-D ve výši cca 52 ng/ml měli o 50 % nižší riziko rakoviny prsu ve srovnání s jedinci se sérovými hladinami < 13 ng/ml. Protektivní hladiny odpovídají příjmu cca 4000 IU/den. Tento externí přívod přesahuje horní limit doporučení National Academy of Sciences, který je 2000 IU/den. Hladina 25-(OH)-D 52 ng/ml může být dosažená denní příjmem 2000 IU a při denním pobytu na slunci alespoň 12 min. odpovídá perorálnímu příjmu 3000 IU vitamín D 3. ZÁVĚR: Denní příjem 2000 IU vitamínu D 3 a pokud možno mírná denní expozice slunci může vést ke zvýšení sérových hladin 25-(OH)-D na 52 ng/ml, což je hladina spojená se snížením rizika rakoviny prsu o 50 %. Zdroj: Garland CF: Vitamin D and prevention of breast cancer: Pooled analysis. J Steroid Biochem Mol Biol. 2007 Mar;103(3-5):708-11.
Role vitamínu D v prevenci nádorn dorů Dřívější studie, např. WHI, ukázaly, že nízké dávky vitamínu D nemají protektivní efekt vůči kolorektálnímu karcinomu. Níže uvedená metaanalýza ukázala, že vyšší dávky mohou snížit jeho incidenci. Data ukazují, že denní příjem 1000-2000 IU/den vitamín D 3 a mírná expozice slunci může snížit incidenci karcinomu kolorekta na minimum. Zdroj: Gorham ED et al. Optimal vitamin d status for colorectal cancer prevention a quantitative meta analysis. Am J Prev Med. 2007 Mar;32(3):210-6.
Jedna perlička Palomba 2005: Účinnost některých antiresorpčních léků používaných v léčbě postmenopauzální osteoporózy je závislá i na genetické výbavě žen. Genový polymorfismus receptoru pro vitamín D způsobuje rozdílnou účinnost antikatabolik u žen s postmenopauzální osteoporózou. Studovány HRT, bisfosfonáty, raloxifen Zdroj: Palomba S. et al.: BsmI vitamin D receptor genotypes influence the efficacy of antiresorptive treatments in postmenopausal osteoporotic women. A 1-year multicenter, randomized and controlled trial Osteoporos Int (2005) 16: 943-952
Léčiva s vitamínem D na českém m trhu D 2 D 3 Calciferol (ergokalciferol) Alpha D 3 (kalcidiol) Infadin (ergokaciferol) Vitamin AD Slovakofarma (ergokalciferol) Vitamin D Slovakofarma (ergokalciferol) Calcijex (kalcitriol) Osteod (kalcitriol) Rocaltrol (kalcitriol) Tachystin (dihydrotachysterol, analog D 3 ) Vigantol (cholekalciferol)
Volně prodejné léky, doplňky výživy s vitamínem D na českém m trhu D 2 D 3 Pharmaton Geriavit (ergokalciferol) MultiTabs Multivitamín (cholekalciferol) Pikovit (cholekalciferol) Duovit (cholekalciferol) Osteocare (cholekalciferol) Caltrate (cholekalciferol) Centrum (cholekalciferol)
Metody stanovení 25-(OH) (OH)-vit. D 3 RIA HPLC ELISA ECLIA plně automatická metoda Přístroj Elecsys
Elecsys Vitamin D 3 25-(OH)
Podíl l vyšet etření vitamínu D 3 Stát D 3 podíl l na trhu Nizozemí 99 Belgie 96 Španělsko 92 SRN 92 Francie 91 Švýcarsko 81 Rakousko 60 Velká Británie 55 USA 43 Japonsko 40 Turecko 24 Portugalsko 21 Zdroj: Copyright 2003. IMS. Health Incorporated or its affiliates. All rights reserved. - MIDAS 18/11/04
Stanovení 1,25-(OH) 2 vit. D 3 V klinické praxi zpravidla není stanovení kalcitriolu v séru indikováno. Při diferenciální diagnostice hyperkalcemického syndromu se doporučuje měřit S-kalcitriol, pouze když nejsou zvýšené koncentrace S-PTH, S-PTHrP a S-25-(OH)-vit. D 3 (hyperkalcemie způsobená předávkováním kalcitriolem, při sarkoidóze nebo jiných granulomatózách, nebo vzácně při hypersekreci kalcitriolu v nádorech). Koncentrace S-kalcitriolu nevypovídaj dají o zásobení organismu vitamínem D, mohou být normální jak při deficitu vitamínu D, tak při intoxikaci tímto vitamínem. Zdroj: Zima T. a kol., Laboratorní diagnostika, 2. vydání, 2007
Další kostní markery Deoxypyridinolin = lyzylpyridinolin (DPD) Degradační produkt kolagenu přestup do krve a do moče Stanovení pouze z moči Hodnocení stupně osteoresorpce méně specifické než ϐ-crosslaps Podléhá cirkadiánním změnám, fotosenzitivní analyt ELISA, RIA, HPLC Kostní sialoprotein Hydroxyprolin (U) Glykosidy hydroxylyzinu TRACP Vápník (S), kalciurie Fosfor (S), fosfaturie, renální tubulární reabsorpce Mg (S) PTH IL-1, IL-6, IL-18, TNF, interferon gama, = výzkumné účely
Pyridiniové spojky kolagenu Deoxypyridinolin = lyzylpyridinolin (DPD), pyridinolin = hydroxylyzylpyridinolin (PYD) Při osteoresorpci - můstky proteolyticky oddělovány od vláken kolagenu přestup do krve a do moče, stanovení pouze z moči Hodnocení stupně osteoresorpce méně specifické než ϐ-crosslaps Využit ití: DPD (U) vysoce specifický marker pro kosti, často používaný a) monitoring léčby m. Paget bisfosfonáty b) záchyt kostních meta Ca prosu, Ca mammy c) vyhledávání rizikových žen po menopauze Podléhá cirkadiánním změnám, fotosenzitivní analyt! PYD není specifický pro kosti, rovněž ve svalech, vazivech a kardiovaskulárních tkáních ELISA, RIA, HPLC
Kostní sialoprotein Tvoří 5-10 % nekolagenních proteinů kostní matrix. Hodnocení stupně osteoresorpce Monitorování léčby bisfosfonáty Klinický význam zatím málo validní RIA, ELISA
Hydroxyprolin Ukazatel metabolismu kolagenu Silně ovlivněn potravou Méně specifický marker osteoresorpce (24-h U) U dětí: vyšší hodnoty během růstu, velké interindividuální rozdíly Vyšší hodnoty u kostních meta nebo mnohočetném myelomu Kolorimetrie, HPLC Nahrazen citlivějšími a specifičtějšími markery
Glykosidy hydroxylyzinu Málo validní marker osteoresorpce (U) HPLC
Tartarát-rezistentn rezistentní kyselá fosfatáza Izoenzymy v krvi: trombocytový, erytrocytový, prostatický (při Ca prostaty), kostní (produkt osteoklastů) Hodnocení stupně osteoresorpce hladiny: primární hyperparatyreoidismus, renální osteodystrofie, meta do kostí, m. Paget, m. Gaucher, trombocytopenie Spektrofotometrie, ELISA
Parathormon Identifikace pacientů s rizikem osteoporózy diferenciální dg. poruch kalciového/fosfátového metabolismu dg. renální osteodystrofie Elecsys PTH: CV <6 %, intra-operační stanovení (9 min.)
Hladiny kostních markerů u různých r osteopatií PTH Roche heterogenní imunoanalýza Roche klinická biochemie Mimo nabídky Roche 1 Vitamin 25(OH)-D 3 ß-Cross- Laps PINP Osteokalcin Alkaline Phosphatase (AP) is not considered a specific marker as AP is not bone specific. Bone AP (BAP) can be replaced by P1NP. Both are bone formation markers. Source: L. Thomas, Clinical Laboratory Diagnostics (1998); 1 C. Merlin, Osteoporosis (1998) Ca P ALP Kostní ALP Osteoporóza N N + (+) + N N N N/(+) Senilní osteoporóza (+) (-) + (+) (+) N N nd (+) Osteomalacie + (-) + + + (-) - (+) + Osteogenesis imperfecta Pagetova choroba Hyperparathy roidismus nebo hyperkalcémie Renální osteodystrofie N n.d. (+) + N N N N N N N + ++ (+) N N + + + N + n.d. + + - + + + (-) (+) (+) N (-) + (+) (+) Meta skeletu +N- (-) N+ ++ N + N(+) (+) (+) N = normální hladina + = zvýšená hladina - = snížená hladina n.d. = neznámá data (+) = mírně zvýšená hladina (-) = mírně snížená hladina
Preanalytické faktory Neovlivnitelné: věk, pohlaví, menopauza, rasa, geografické vlivy, zlomeniny, těhotenství, kojení, léky, imobilizace, metabolické změny v jiných tkáních, poruchy funkce ledvin, jater, Ovlivnitelné: cirkadiánní rytmus markerů, strava, sezónní vlivy, několikaleté cykly, tepelné podmínky skladování vzorku, UV záření, hemolýza vzorků,...
Preanalytické faktory - věk Kostní + chronologický věk, pohlavní dospívání, tělesná hmotnost + výška nezávislé prediktory vývoje kostní hmoty a stupně remodelace Všechny biochemické markery osteoformace i osteoresorpce u dětí a dospívajících >> než v dospělosti Puberta: osteomarkery závisejí více na stadiu pohlavního zrání než na chronologickém věku Po 30. roce věku: stabilní hodnoty osteomarkerů Ženy: osteomarkerů po menopauze
Preanalytické faktory - pohlaví Před pubertou: obdobné hodnoty markerů u chlapců i dívek V pubertě: markery u chlapců > dívek Po pubertě hladiny osteomarkerů pomaleji u chlapců než u dívek Muži: nejnižší hodnoty markerů osteoresorpce mezi 30.- 50. rokem věku Muži: nejnižší hodnoty markerů osteoformace mezi 40.- 60. rokem věku Po 50. roce věku: markery osteoresorpce asi o polovinu u žen než u mužů
Preanalytické faktory etnické a geografické vlivy Markery osteoresorpce: černé děti < bílé děti V dospělosti ± stejné hodnoty Po menopauze: černošky < bělošky Bělošky v Kanadě > Bělošky v SRN, Španělsku
Preanalytické faktory - zlomeniny Hodnoty markerů se mění během hojení zlomenin. U starých osob se S-OC a S-kostní ALP v prvních dnech po zlomenině kyčle. Vyšší hodnoty přetrvávají celý rok. Méně se zvyšují markery osteoresorpce. Stupeň zvýšení markerů se liší při různých zlomeninách.
Preanalytické faktory gravidita + laktace Kostní remodelace matky ve II. trimestru Markery osteoresorpce se zvyšují dříve než markery osteoformace Další zvýšení ve III. trimestru markerů pomalejší u kojících než nekojících žen
Preanalytické faktory - léky Kortikosteroidy markerů novotvorby kosti Antikonvulziva - markerů remodelace Thiazidová diuretika: remodelace Hormony štítné žlázy: markerů resorpce Heparin: markerů novotvorby (tyto změny nenavozuje warfarin) GnRH agonisté u žen před menopauzou: markerů remodelace
Preanalytické faktory - imobilizace osteoresorpce Markery resorpce již po 2 4 dnech znehybnění, po týdnu o dalších 30-50 % Po opětné mobilizaci markery osteoresorpce pomalu, PICP se přechodně
Preanalytické faktory poruchy funkce jater a ledvin Renální insuficience = vylučování OC, PYD, DPD, CTx, NTx kumulace v plazmě Jaterní poruchy: ovlivnění markerů metabolizovaných v játrech: S-kostní ALP, PICP, PINP, TRACP
Preanalytické faktory cirkadiánn nní rytmy Kostní remodelace podléhá diurnálním rytmům odběr biologického materiálu nutný ve stejnou denní dobu (nejlépe nalačno, v 7-9 hod.). Kolísání hodnot jednoho markeru při odběrech v různou denní dobu se může lišit až o 50 %. Koncentrace vápníku: nejvyšší v 13:00 hod., nejnižší ve 3:00 hod. Vrchol PTH: v časných ranních hodinách Fosfáty: minimální koncentrace v 11:00 hod., maximum ve 3:00 hod. Markery osteoresorpce: maximum 2:00 8:00 hod., minimum 14:00 23:00 hod. Markery novotvorby: maximum 2:00 4:00 hod., minimum 12:00 16:00 hod.
Vliv potravy na hladinu kostních markerů
Sérum vs moč Kostní markery stanovené v séru a moči spolu dobře korelují. Sérové markery: variabilita, snadnější odběr r vzorku snížen ení analytické chyby ve srovnání s močovými ovými markery Eastell et al. (2000): sledování intraindividuální variability NTx v séru a moči: dlouhodobý CV S-NTx 7,5 % dlouhodobý CV U-NTx 15,6 % Clowes et al. (2002) prokázal, že při léčbě antiresorpčními léky least significant change (LSC) je nižší u sérových, než u močových markerů. LSC močové markery ~ 50% LSC sérové markery ~ 25% Zdroj: Peichl P et al. Clin Biochem, 2001;34:131-139 Eastell R et al. J Bone Miner res. 2000;15:594-598 Clowes JA et al. Bone. 2002 ;30:886.-890
Sérum vs moč Sérové hodnoty vykazují nižší variabilitu Elecsys β-crosslaps sérum 0.6 ng/ml nmol/mmol krea ES β-crosslaps moč 12 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 střední hodnoty všech pac. 10 8 6 4 2 Zdroj: Roche 2000 0.0 14:00 16:30 19:00 21:30 23:30 2:00 4:30 8:00 10:30 12:30 čas 0
Preanalytické faktory několikaleté cykly Typické pro ženy po menopauze V perimenopauze kostní remodelace V prvních dvou letech menopauzy markerů osteoresorpce V 5. roce menopauzy procesy resorpce a formace v rovnováze Pak v několikaletých cyklech střídání fáze zvýšené a snížené remodelační aktivity Po 10-12 letech menopauzy akcelerace úbytku kostní hmoty
Monitorování úspěšnosti léčby l osteoporózy 4. Clinical Application of Roche Bone Markers Kontrola compliance pacienta Posouzení rizika zlomenin IOF (International Osteoporosis Foundation) doporučuje kostní markery ke sledování úspěšnosti podávané terapie a predikci osteoporotických fraktur. Kostní markery umožňují posoudit aktivitu kostní novotvorby nebo ztráty kostní hmoty. Kostní markery nenahrazují stanovení denzity kostní hmoty (BMD), ale jsou doplňkovým vyšetřením, které poskytuje informace o intenzitě ztrát kostní hmoty.
Proces kostní remodelace 2. Aktivace Osteoresorpce CTx Vitamín D 1. Klidová fáze 3. Kostní resorpce Osteokalcin 6. Klidová fáze PNIP 4. Obrat fází Osteoblastická aktivita 5. Osteoformace
IOF Guidelines Monitorování terapie Hladina kostních markerů před začátkem léčby a po 3 měsících (markery resorpce) nebo 6 měsících (markery osteoformace) trvání léčby (S, U) Doporučení dvou měření na začátku terapie. Sérové markery: odběr před 9:00 hod. po celonočním hladovění Resorpce: Novotvorba: Cut-Off : β-crosslaps & NTx (pro léčbu bisfosfonáty) β-crosslaps, NTx a DPD (pro HRT) kostní ALP, osteokalcin, PINP/PICP (anabolická léčba) nárůst kostní hmoty o 3 % (při 90% specifičnosti) sérové hladiny markerů příčných spojek musí o 35-55 %, o 20-40 % osteokalcin nebo kostní ALP Předpověď patologických zlomenin Markery resorpce: průměr + 2 SD dvojnásobné riziko vzniku osteoporotické zlomeniny Zdroj: Delmas et al. (2000), Osteoporos Int. 6
Sledování efektu léčby l (CTx( CTx) Antiresorpční léčba Pacienti léčení ibandronátem vykazují výrazný pokles CTx již po třech týdnech účinné léčby. >35-55% pokles hladin v porovnání se vstupními hodnotami znamená terapeutický úspěch. Náhlé přerušení léčby u nespolupracujícího pacienta vede bezprostředně ke zvýšení hladiny CTx (β-cross-laps), což ukazuje vysokou senzitivitu tohoto markeru. Stejnou křivku dostaneme i při léčbě jinými bisfosfonáty. Zdroj: Tanko LB, et al: Bone 2003;32:687-93
Sledování efektu léčby l (PINP( PINP) Zdroj: Black DM, et al.: N Eng J Med 2003;349:1207-15 Anabolická léčba (PTH): Pacienti léčení PTH vykazují 150% vzestup hladin PINP již tři měsíce po začátku účinné léčby. >40% zvýšen ení hodnot oproti vstupním hladinám ukazuje léčebný úspěch. Antiresorpční léčba: Pacienti léčení alendronátem vykazují výrazný pokles PINP. Snížení hladiny markeru osteoformace ukazuje normalizaci kostního obratu a tedy léčebný úspěch. Při antiresorpční léčbě se snižují hladiny markerů osteoresorpce i osteoformace. >40% snížen ení hodnot oproti vstupním hladinám ukazuje léčebný úspěch.
Hodnocení rizika zlomenin Hladiny osteomarkerů u postmenopauzáln lních žen v predikci ztrát t kostní hmoty v oblasti předloktp edloktí Ženy po menopauze s vysokým kostním obratem (> průměr + 2 SD = 2- až 6-násobně vyšší ztráty kostní hmoty), u kterých byly sledovány různé osteomarkery: S-CTX vysoký kostní obrat nízký kostní obrat U-CTX U-NTX S-PINP S-Osteokalcin -3-2.5-2 -1.5-1 -0.5 0 % ztrát BMD (4 roky) Zdroj: Garnero et. al (1999), J Bone Miner Res.
Compliance pacienta Responder: Pacient s pozitivní odezvou na léčbu. Hladina CTx snížena po celou dobu léčby. Nespolupracující pacient: Pacient nejdříve užívá předepsané léky a vykazuje odpovídající pokles hladin CTx. Zvýšení hladin ve 12. týdnu ukazuje na přerušení užívání léčby. Non-Responder nebo nespolupracující pacient: bez poklesu CTx. Pacient buď neužívá léky, nebo na léčbu nereaguje. Zdroj: Tanko LB, et al: Bone 2003;32:687-93
Využit ití kostních markerů Většinou pro screening Screening & Hodnocení rizika zlomenin Kostní denzitometrie (BMD) Zlatý standard pro diagnózu 3 Diagnóza Hodnotitelné změny dostupné za 1-2 roky 4,5 Monitoring Dostatek důkazů pro hodnocení rizika zlomenin 1 Nejlépe v kombinaci s BMD 2 Nedoporučeny 1 Kostní markery Ideální využití kostních markerů; průkazné změny dostupné po 3 měsících léčby 1 1. Delmas PD, et al. Osteoporos Int. 2000;6:S2-S17., 2. Kanis JA. Lancet. 2002;359:1929-1936. 3. US Department of Health and Human Services. Bone Health and Osteoporosis: A Report of the Surgeon General. Rockville, MD: US Department of Health and Human Services, Office of the Surgeon General; 2004. 4. Christgau S, et al (2000) Bone Vol.26, No.5 5. Roux C, et al. (2005) Joint Bone Spine 72: 26 31
Srovnání osteomarkerů s BMD Kostní markery Pro jednoduché měření předpověď kostních ztrát a rizika zlomenin monitorování léčby & compliance pacienta doporučeny IOF Proti vysoká intraindividuální variabilita (mimo PINP) nejasné cut-off hodnoty (pro intraindividuální variabilitu) vliv preanalytiky Bone Mineral Density (BMD) Pro zlatý standard (WHO) posouzení kostního obratu v různých oblastech těla jasné cut-off hodnoty BMD koreluje s rizikem fraktur Proti statické měřítko často nepřesné hodnoty (2-3 %) různé metody měření rozdílné výsledky zhodnocení efektu léčby až po 2 letech zachytí osteoporózu příliš pozdě
Nabídka kostních markerů Roche Diagnostics Strava ryby vejce mléko Strava mléčné výrobky maso ß-CrossLaps PINP Osteokalcin PTH Vitamín D (25-(OH)-D 3 ) Vápník Fosfáty ALP Other Factors - sex hormones hormony: - growth hormones E2, -calcitonin testosteron SHBG, - life style DHEA-S Pohlavní hormony:
Automatické stanovení kostních markerů imunochemickými technikami na platformě Elecsys zajišťuje spolehlivost kostních markerů s CV < 8 %. Elecsys β-crosslaps Elecsys total P1NP Elecsys N-MID Osteocalcin Elecsys PTH Parametr marker kostní resorpce marker kostní novotvorby marker kostního obratu parathormon Krevní vzorek žilní krev, odběr ráno, nalačno žilní krev žilní krev, odběr ráno, nalačno žilní krev Referenční hodnoty střed střed 50% percentil 15-65 pg/ml premenopauzáln lně 0.3 ng/ml 30.1 ng/ml 23 ng/ml / postmenopauz. 0.6 ng/ml 45.05 ng/ml 27 ng/ml / muži (věk 51-70) 0.3 ng/ml - 24 ng/ml / Lower detection limit 0.01 ng/ml < 5 ng/ml < 0.5 ng/ml 1.20 pg/ml Total Assay Precision CV < 8% < 5% < 7% < 6%
Automatizované metody Manuáln lní metody Firma Beckman DPC Abbott Bayer Ortho Clinical Nordic Biosc Orion Ostex tp1np BAP CTx NTx U DPD U U OC Vit D ve vývoji ve vývoji Fosfáty ne SWA ne SWA Vápník ne SWA ne SWA PTH ve vývoji E2 ultra sensitivní Testosteron ultra sensitivní DHEA-S SHBG ve vývoji