Markery kostního obratu u osteoporózy - společné stanovisko k jejich využití Společnosti pro metabolická onemocnění skeletu (SMOS) ČLS JEP a České společnosti klinické biochemie (ČSKB) ČLS JEP

Súhrn

Publikace je společným stanoviskem České společnosti klinické biochemie a Společnosti pro metabolická onemocnění skeletu k využití markerů kostního obratu u pacientů s osteoporózou. Je doporučeno užívat  PINP v μg/L jako marker kostní novotvorby a CTX-I v ng/L jako marker kostní resorpce. Odběr vzorku krve se provádí po nočním lačnění a je třeba se vyhnout enormní fyzické zátěži 24h před odběrem, u  PINP není lačnění třeba. Vzorky krve odebírejte vždy mezi 7:00 -10:00 dopoledne. Akceptovatelné jsou jak sérum, tak EDTA plazma. EDTA plazma je vhodnější, když není možné CTX-I zpracovat do 8 hodin. Optimální doba separace krvinek od plazmy či séra je do dvou hodin po odběru. PINP není vhodným parametrem při léčbě systémově podávanými kortikoidy, kromě sledování efektu anabolické terapie.  Abychom sjednotili interpretaci CTX-I a PINP, je doporučeno užívat pro systémy firmy Roche: základní referenční mez (CTX-I 100-600 ng/L u žen, 70-700 ng/L u mužů), (PINP 20 – 70 µg/L u žen i mužů), horní patologická mez (CTX-I 1000 ng/L u žen, 850 ng/L u mužů), (PINP 100 µg/L u mužů i žen) a pro firmu IDS: základní referenční mez ( CTX-I 50-670 ng/L u žen, 90-780 ng/L u mužů), (PINP 20 – 75 µg/L u žen, 20-80 µg/L u mužů), horní patologická mez (CTX-I 1050 ng/L u žen, 850 ng/L u mužů), (PINP 100 µg/L u mužů i žen). Pro monitorování terapie je definována změna sérových hodnot CTX-I a PINP o 25 % jako LSC (nejmenší signifikantní změna), nebo v absolutní hodnotě to znamená změnu sérových hodnot CTX-I o 100 ng/L a u PINP o 10 µg/L.

Klíčová slova:

kostní markery – PINP – CTX-I – osteoporóza – klinické využití – doporučení

Úvod

Osteoporóza je pomalu se vyvíjející onemocnění, které řadu let probíhá skrytě bez příznaků.  Při osteoporóze dochází k postupnému úbytku kostní hmoty a ke zhoršení mikroarchitektury a kvality kosti. Výsledkem je zvýšená kostní lomivost a vyšší riziko vzniku zlomenin. Typickým a často prvním klinickým příznakem je až osteoporotická zlomenina [1]. Ve věku 50 let má každá druhá žena (46 %) a každý pátý muž (22 %) riziko, že v průběhu svého života prodělají osteoporotickou zlomeninu. V České republice se v roce 2010 odhadovalo, že osteoporózou trpí 426 000 žen a 103 000 mužů. Zároveň se předpokládá, že v České republice dojde v letech 2010 -2025 k nárůstu osteoporotických zlomenin o 27 % [2]. To odpovídá i nárůstu incidence zlomenin proximálního femuru v České republice mezi roky 1981-2009. V hodnoceném období došlo k nárůstu o cca 260 % u žen a o 210 % u mužů [3].

V bezpříznakovém období je diagnostika osteoporózy založena na měření kostní denzity (BMD) a zhodnocení rizikových faktorů. Jedním z rizikových faktorů osteoporotických zlomenin jsou i zvýšené koncentrace vybraných markerů kostního obratu (BTM) [1,4]. Daleko významnější roli má stanovení markerů kostního obratu při sledování efektu terapie osteoporózy [5].

V této publikaci lze nalézt přehled možností využití BTM a jejich limitací v oblasti diagnostiky a léčby osteoporózy. 

Kostní obrat

Kostní obrat je souhrnná aktivita dvou protichůdných procesů.  Prvním je kostní resorpce reprezentovaná aktivitou osteoklastů a druhým kostní novotvorba reprezentovaná aktivitou osteoblastů. Pokud obě tyto aktivity probíhají propojeně v čase i místě, mluvíme o kostní remodelaci. Kostní remodelace je zodpovědná za obnovu staré či poškozené kostní hmoty, za uvolnění v kostní hmotě uložených růstových faktorů a podílí se na udržení kalciofosfátové homeostázy a acidobazické rovnováhy [6]. Remodelace probíhá lokálně v kostních mnohobuněčných remodelačních jednotkách (BMU – Bone Multicellular Unit, či BRC-Bone Remodeling Compartment). V trámčité kosti je BMU lokalizovaná na povrchu kosti, krytá klenbou mesenchymálních buněk (linning cells). Je tvořena specializovanými kostními buňkami osteoklasty, osteoblasty, osteocyty v kostní matrix, kostními povrchovými buňkami (tzv. lining cells), které ohraničují prostor BMU a dále endoteliálními buňkami, které tvoří kapiláry zajišťující prokrvení BMU (obr. 1).

V kortikální kosti formuje  BMU  tzv. „řezný kužel (cutting cone)“ s osteoklasty v čele, které následují osteoblasty s centrální kapilárou a nervovým zakončením a navazující pojivovou tkání (obr. 2) [7].

U zdravého dospělého jsou aktivovány 3-4 miliony BMU každý rok, z čehož jeden milion je právě aktivní. Délka celého procesu kostní remodelace se liší podle oblasti skeletu, ve kterém probíhá. Průměrná délka přestavby spongiózní kosti je asi 200 dní, kdy většina (cca 150 dní) připadá na osteoblastickou kostní novotvorbu. Proces osteoresorpce trvá 2-3 týdny a novotvorby 5-6 měsíců (včetně mineralizace nově vytvořeného osteoidu). Proces se v daném místě opakuje za  2-5 let, frekvence je však rozdílná podle typu kostní tkáně, lokality a zátěže. Průměrně se ročně obnoví asi 10 % skeletu, ale i obnova se liší dle typu kostní hmoty.  U kortikální kosti, která reprezentuje 75 % kostní hmoty, se obnoví pouze asi 4 %, ale u trabekulární kosti reprezentující 25 % kostní hmoty se obnoví 28 % kostní hmoty ročně [7, 8].

Dalším procesem je kostní modelace. Kostní modelace je proces tvarování kosti a změny jejího tvaru a růstu. Je dominantním procesem prvních 20 let života.  V menší míře přetrvává i v dospělosti, kdy je zodpovědná za tvarovou adaptaci kosti na zátěž. Při modelaci není novotvorba místně a časově spřažena s resorpcí. Novotvorba probíhá typicky na periostálním povrchu, zatímco resorpce probíhá na endokortikálním povrchu [6, 7].

Markery kostního obratu (Bone Turnover Makers, BTM)

BTM  jsou definovány jako molekuly měřené v krvi či moči, které odráží metabolickou aktivitu kostní hmoty a kostních buněk, ale samy nemají žádnou funkci v regulaci kostního obratu [9]. Tak jako kostní obrat je složen z procesů kostní resorpce a novotvorby, stejně tak rozlišujeme markery kostní resorpce a markery kostní novotvorby. V roce 2010 International Osteoporosis  Foundation a International Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine doporučila sérové markery  PINP (N-terminální propeptid prokolagenu typu I) a CTX-I  (C-terminální příčně vázaný telopeptid kolagenu typu I) jako referenční markery klinických studií a tedy i pro klinickou praxi u osteoporózy (Tabulka 1) [9]. Stejně tak učinila i National Bone Health Alliance v roce 2012 [10]. Stanovení  BTM v séru, či plazmě je preferováno oproti stanovení v moči z důvodu vysoké variability BTM v moči. Navíc, BTM v moči by měly být korigovány na kreatinin, jehož exkrece však klesá s věkem a s úbytkem svalové hmoty. Korekce na glomerulární filtraci vyžaduje 24 hodinový sběr v moči a vše výše uvedené způsobuje sníženou praktickou využitelnost stanovení BTM  v moči [11].

Stanovení BTM velmi slabě (r=0,21; -0,36) korelují s histomorfometrickým měřením. Zde je nutné si uvědomit, že sérové koncentrace BTM reprezentují celkovou aktivitu BMU v celém skeletu, zatímco  histomorfometrické  parametry reprezentují pouze malou část kostní hmoty (biopsie malého vzorku tkáně nejčastěji z lopaty kyčelní), přičemž míra kostního obratu se místně může lišit. Kostní biopsie jako „zlatý standard“ je invazivní, obtížně opakovatelná a nákladná [11, 12].

Stanoviska o použití PINP a CTX-I jako referenčních parametrů kostní novotvorby a resorpce byla znovu potvrzena stanovisky pracovní skupiny pro standardizaci kostních  markerů IFCC-IOF [4] a National Bone  Health Alliance (USA) [13] včetně jednotek.

Doporučení SMOS a ČSKB  ČLS JEP č.1:  Užívat PINP a CTX-I jako základní markery kostní novotvorby a resorpce.

Doporučení SMOS a ČSKB  ČLS JEP č.2:  Z důvodu harmonizace jednotek je doporučeno vyjadřovat CTX-I v ng/L a PINP v  μg/L.

Markery kostní novotvorby

PINP a PICP odráží míru syntézy kolagenu s maximem v proliferativní fázi osteoblastů, zatímco maximální aktivita bALP je v období vyzrávání bílkovinné matrix a produkce osteokalcinu během mineralizace [12].

PINP (N-terminální propeptid prokolagenu typu I)

PICP (C-terminální propeptid prokolagenu typu I)

Kolagen typu I představuje 90 % proteinové složky kosti (osteoidu). Prokolagen  je syntetizován jako trimer složený ze dvou α1 a jednoho α2 řetězce [11]. Vytvoření finálního vlákna kolagenu vyžaduje odštěpení C-terminálního  propeptidu (PICP) a N-terminálního propeptidu (PINP), které jsou následně uvolněny do cirkulace a mohou být detekovány v séru. Kolagen typu I je však kromě kosti syntetizován i v jiných tkáních, jako jsou kůže a šlachy, a  PINP a PICP  tedy nejsou 100% specifické pro kost. Kolagen typu I z kosti představuje největší podíl cirkulujících PINP a PICP, s výjimkou onemocnění s vysokým metabolickým obratem v tkáních obsahujících kolagen typu I [14]. V cirkulaci lze detekovat dvě formy  PINP. Trimer PINP (intaktní PINP) a monomerické formy PINP. Trimery jsou vychytávány a degradovány v játrech (aktivní fibróza jater ovlivňuje jejich sérové hodnoty), zatímco monomery jsou vylučovány ledvinami [11]. Automatizované imunoanalytické metody k měření PINP jsou od firmy Roche a firmy IDS. Roche Cobas detekuje jak trimer, tak monomer. Jde tedy o stanovení celkové koncentrace PINP v séru (PINP total). Hodnoty PINP firmy Roche jsou tak ovlivněny renální insuficiencí, a to od hodnot eGFR pod 0,5 ml.s^-1.1,73 m^-2 [15]. Naproti tomu imunoanalytické stanovení PINP firmy IDS iSYS stanovuje pouze trimer a jedná se tedy o stanovení PINP intaktní formy (PINP intact). Vzhledem k minimálnímu ovlivnění hodnot sníženou renální funkcí je tato metoda spolu s manuálním stanovením PINP Orion Diagnostika doporučena u pacientů s chronickým renálním selháním [4]. Výsledky rozdílných metod jsou mezi sebou nepřenositelné.

Osteokalcin (OC)

Osteokalcin  je hlavním nekolagenním proteinem bílkovinné matrice kosti. Po vlastní syntéze prochází posttranslační γ-karboxylací, která závisí na vitaminu K. Tato forma má tři zbytky kyseliny γ–glutamové a nazývá se karboxylovaný osteokalcin. Ten má silnou afinitu k hydroxyapatitu kostní tkáně a je na něj navázán. Původní význam pro mineralizaci se nepotvrdil. [16], ale OC kontroluje tvar a rozměry krystalů [17].  Při kostní resorpci je osteokalcin dekarboxylován a uvolněn do cirkulace.  Dekarboxylovaný osteokalcin (UnOC) má zřejmě několik endokrinních funkcí. V posledních letech probíhá intenzivní výzkum o významu UnOC v oblasti kognitivních funkcí, při svalové adaptaci na fyzickou aktivitu a v endokrinním systému (sekrece inzulínu, zvýšení citlivosti k inzulínu a sekrece testosteronu). [16, 18, 19]. V cirkulaci lze detektovat jak karboxylovanou (kostní novotvorba), tak nedostatečně karboxylovanou formu. Navíc v séru cirkuluje také N-terminální-mid fragment osteokalcinu (zbytek 1.-43. aminokyseliny) [11]. Z výše uvedeného vyplývá, že naměřené hodnoty celkového osteokalcinu (karboxylované i dekarboxylované formy) jsou spíš markerem celkového kostního obratu, než jen novotvorby.

Kostní alkalická fosfatáza (bALP)

Prvním identifikovaným sérovým kostním markerem byla v roce 1923 alkalická fosfatáza [20]. Tento enzym je přítomen ve všech tkáních a katalyzuje hydrolýzu monoesterů fosfátů. Má řadu izoenzymů v závislosti na místě tkáňové exprese (střevní, placentární, zárodečných buněk, jaterní, ledvinná a kostní) [21]. Kostní izoenzym je klíčový pro kostní mineralizaci. Za fyziologického stavu představuje cca 50 % celkové sérové aktivity ALP. Na membráně osteoblastů hydrolyzuje difosfát na anorganický fosfát, který se slučuje s ionty vápníku a hořčíku a tvoří hydroxyapatit. Deficit ALP je spojen s genetickou poruchou hypofosfatázií [22]. Naopak izolovaně zvýšené hodnoty ALP lze pozorovat u Pagetovy choroby a měření ALP nebo bALP se užívá ke sledování efektu terapie [23]. Díky minimálnímu ovlivnění renálními funkcemi je kostní frakce ALP vhodným markerem u pacientů s chronickým renálním selháním (CKD-MBD) [24].

Markery kostní resorpce

Jsou to produkty aktivity osteoklastů. CTX-I, NTX-I vznikají katalytickou degradací kolagenu kathepsinem K, zatímco ICTP vzniká degradací kolagenu aktivitou matrixových  metaloproteináz [11]. Tartarát rezistentní kyselá fosfatáza (TRAP5b) je enzym, který se vyskytuje v lysozomech. Zatímco hodnoty CTX-I a NTX-I odráží resorpční aktivitu osteoklastů, hodnoty TRAP5b spíše reflektují jejich počet [12]. 

C-terminální příčně vázaný telopeptid kolagenu typu I (CTX-I) a N-terminální příčně vázaný telopeptid kolagenu typu I (NTX-I)

Vznikají a jsou uvolňovány do cirkulace během kostní resorpce osteoklasty. Jedná se o C- a N-terminální fragmenty kolagenu obsahující propojovací regiony (crosslinks – deoxypyridinolin a pyridinolin). V séru dochází k spontánní izomerizaci z α na  β  formu, a proto je někdy užíván termín β-CTX, β-Crosslaps. Tyto fragmenty mohou být stanoveny jak v séru, tak v moči, mají významnou cirkadiánní variabilitu a jejich sérové koncentrace významně klesají po jídle. V séru jsou finálně degradovány na malé fragmenty jako pyridinolin, deoxypyridinolin a hydroxyprolin, které jsou vyloučeny močí [11, 14].

ICTP

ICTP je produktem nefyziologické degradace kolagenu typu I pomocí matrixových metaloproteináz (MMP1, 2, 13, 14) [25]. Proto je často využíván jako marker degradace kosti u kostních metastáz a myelomu. [11, 26, 27].

TRAP5b

Tartarát rezistentní kyselá fosfatáza je syntetizována v kostech, slezině a plicích. Její izoenzym 5b je specifický pro osteoklasty a koreluje s jejich počtem více, než s jejich aktivitou. [28]. TRAP5b je nestabilní při pokojové teplotě (max. 8 hodin), v séru při +4°C 48 h a 1 měsíc při -20°C, její aktivita se snižuje dlouhodobým zmrazením (stabilní 2 roky při -80°C), hemolýza stanovení významně neovlivňuje [11, 29, 30]. Koncentrace nejsou ovlivněny renálními funkcemi, proto lze TRAP5b využít jako marker kostní resorpce u pacientů s chronickým renálním selháním [31]. Rovněž je spolu s ICTP využitelný v časné detekci kostních metastáz [32, 33].

DPD (deoxypyridinolin)

Je spolu s pyridinolinem (PYR) produktem degradace kolagenu I, II a III, ale v kostním kolagenu je více DPD, než PYR. Výhodou odběru vzorku je stanovení v moči, což je kompenzováno větší variabilitou výsledků [14]. Je méně specifický než CTX-I a NTX-I [34]. Z důvodu snadnějšího odběru vzorku by mohl mít význam tam, kde je vyžadován opakovaný odběr vzorku v krátkém intervalu a u dětí. V současnosti je jeho stanovení obsoletní.

Preanalytická fáze stanovení u doporučených markerů CTX-I a PINP

Prenalytická fáze významně ovlivňuje kvalitu stanovení a interpretaci výsledků CTX-I a PINP. Velmi důležitá je volba odběrové soupravy, aditiva a skladování vzorků do analýzy.

Odběr a skladování vzorku

CTX-I má vyšší stabilitu v EDTA plazmě (24 h při pokojové teplotě, 2-8 dní při 2-8 °C) než v séru (8 hodin při 4 °C). PINP je mnohem stabilnější než  CTX-I (při pokojové teplotě 24h, při 2-8 °C 5 dní a to jak v séru, tak v EDTA plazmě). Dlouhodobě lze vzorky skladovat při -20 °C, a to 3 měsíce CTX-I a 6 měsíců PINP. V případě potřeby skladovat vzorky po delší dobu (3 roky), je nutné je zmrazit na -70°C. Problém je ale u intaktního PINP, u kterého dlouhodobým skladováním dochází k nárůstu hodnot až o desítky procent. Vzorky na stanovení CTX-I a PINP je možné až 2x rozmrazit [13, 35].

Ovlivnitelné a neovlivnitelné faktory

Preanalytické faktory lze rozdělit na ovlivnitelné, neovlivnitelné a asociované s chorobnými stavy či léčbou viz Tabulky 2, 3 a 4. [11 - 14].

Faktory asociované s chorobnými stavy

V Tabulkách 4 a 5 jsou uvedeny faktory asociované s chorobnými stavy či léčbou. Obecně lze říci, že rozdílnou mírou jsou markery kostního obratu skoro vždy ovlivněny u onemocnění spojených se sekundární osteoporózou, a to v závislosti na stádiu a aktivitě onemocnění, typu a dávce léčby.

Po prodělané zlomenině přetrvává zvýšený kostní obrat až 12 měsíců, více je zvýšena novotvorba [36].

Chronická renální insuficience může mít jak zvýšený, tak normální či snížený kostní obrat v závislosti na typu kostní renální poruchy (CTX-I i PINP total se v séru významně kumulují) [15, 37].

Harmonizace a preciznost měření BTM

Harmonizace CTX-I a PINP očima studií referenčních intervalů

Harmonizace výsledků měření má zcela zásadní význam pro jejich klinickou interpretaci, pro srovnatelnost s jinými metodami a k záruce její nezávislosti na použité měřící platformě, metodě měření a laboratoři, ve které se měření provádí (ICHCRL AACC, IFCC). Zásadní podmínkou harmonizovaných výsledků je standardizace metody a metrologická návaznost kalibrace na certifikovaný referenční materiál. Pokud tyto podmínky nejsou splněny, lze harmonizace výsledků dosáhnout pouze použitím stejné metody v různých laboratořích. Shrneme-li situaci, nezbývá, než konstatovat, že vlivem nedostatku harmonizace nejsou k dispozici ani obecné referenční intervaly obou doporučených markerů [38, 39]. Harmonizace u CTX-I a PINP proběhla v Austrálii v roce 2014 stanovením hodnot populačních referenčních intervalů pomocí diagnostik Roche. Zásadní východiska této požadované harmonizace, která mají být respektována ještě před laboratorním měřením, jsou dvě:

• Omezení preanalytických vlivů snížením dávek jídla před odběrem a respektování diurnálních variací pomocí ranního lačného odběru
• Důsledné používání harmonizovaných jednotek měření, ng/L u CTX-I a µg/L u PINP a jejich vyžadování v programech Externího hodnocení kvality (EHK)

Ovlivnění výsledků CTX-I použitou metodou měření je významně vyšší, než u PINP [38, 39]. Z několika dalších studií referenčních intervalů [40, 41] plyne, že diference mezi testovacími soupravami u CTX-I běžně dosahují hodnot až 30 %, zatímco u PINP jsou jejich hodnoty minimální.

Mezilaboratorní srovnatelnost CTX-I a PINP očima dat programů externího hodnocení kvality

Z uvedených dat je zřejmá solidní analytická spolehlivost měření v jednotlivých laboratořích, stabilní v čase (5 let), ale zároveň i nutnost maximální metodické unifikace, aby bylo dosaženo také solidní mezilaboratorní reprodukovatelnosti. Z dat tabulek výsledků programů EHK (SEKK a RfB Německo) je závislost míry ovlivnění výsledků použitou metodou dobře patrná (Tabulky 6 a 7). Stejně zřetelně je vidět již uvedená vyšší závislost CTX-I a malá závislost PINP na použité metodě.

Doporučení SMOS a ČSKB ČLS JEP č. 3: Opatření k minimalizaci variability stanovení PINP a CTX-I.

• a. Odběr vzorku provést po nočním lačnění a vyhnout se enormní fyzické zátěži 24 h před odběrem (u PINP – lačnění není třeba)
• b. Vzorky odebírejte vždy mezi 7:00-10:00 dopoledne.
• c. Akceptovatelné jsou jak sérum, tak EDTA plazma. EDTA plazma je vhodnější, když není možné CTX-I zpracovat do 8 hodin.
• d. Optimální doba separace krvinek od plazmy či séra je do dvou hodin po odběru.
• e. PINP není vhodným parametrem při léčbě kortikoidy i.v. a p.o., kromě  monitorace efektu anabolické terapie
• f. Pokud vzorky nezpracujete v den odběru, je možné je zmrazit a ideálně stanovit najednou s použitím jedné šarže diagnostické soupravy, a to především v klinických studiích.

Samotné zhodnocení výsledku by mělo probíhat v kontextu s účelem, dále se znalostí klinického stavu, komorbidit a aktuální terapie. 

Referenční meze

Referenční meze jsou základním nástrojem v hodnocení výsledků. V případě kostních markerů je třeba v jejich hodnocení brát v úvahu účel, aktuální klinický stav a medikaci.

Dětská populace

I když využití markerů kostního obratu v dětské populaci není předmětem této publikace, je nutné si uvědomit, že u dětí a adolescentů referenční meze vykazují významnou závislost na věku, pohlaví, stádiu puberty, růstu a metabolismu a také zároveň na hladinách vitaminu D [42]. Jejich hodnocení tedy patří do rukou zkušených odborníků na kostní metabolismus u dětí. Pro českou populaci (1-18 let, n=439) jsou dostupná referenční rozmezí pro PINP a osteokalcin [43]. Pro CTX-I a evropskou kohortu existují data (n=1946) v korelaci na výšku a věkové rozmezí 3,5-8,5 roku [44]. Dále existují data z německé kohorty (2 měsíce -18 let, n=572) v korelaci s věkem, výškou, hmotností a stadiem puberty pro CTX-I, osteokalcin, bALP, ICTP a TRAP5b [45] a z kanadské kohorty (6-18 let, n=356) pro CTX-I, PINP, osteokalcin, ALP a bALP v korelaci s BMI, vitaminem D a PTH [42].

Dospělá populace

I u této populace jsou hodnoty kostních markerů závislé na pohlaví a věku jak u žen, tak i u mužů. Optimálním věkem pro stanovení referenčních mezí u žen je 30-45 let [4]. Důvodem je ukončení růstového období a zachovaná hormonální stimulace kosti. Ze stejných důvodů je u mužů optimální období pro stanovení referenčních mezí 35-50 let (pozdější ukončení růstu).

V posledních letech bylo publikováno několik kohort s problematikou referenčních rozmezí. Rozdíly v jednotlivých kohortách u premenopauzálních žen shrnuje Tabulka 8.

U dvou nejčastěji užívaných automatických analytických systémů firem Roche (Cobas) a IDS (iSYS) lze konstatovat, že referenční hodnoty se u žen prakticky neliší u PINP (pokud mají normální renální funkce), ale liší se u CTX-I. Rozdíly jsou dány mírně odlišnými věkovými skupinami a exclusion kritérii v jednotlivých kohortách [4]. 

Hodnoty kostních markerů jsou i u zdravých postmenopauzálních žen vyšší, než u premenopauzálních. Referenční meze postmenopauzálních žen Cobas, Roche [49] a iSYS, IDS [40] viz Tabulka 9.

Tabulky 10 a 11 shrnují referenční meze u imunoanalytického systému Roche (Cobas).

Stejně tak, jako je méně častá osteoporóza u mužů, je i méně publikací věnovaných referenčním mezím u mužů [39, 40, 54].

Ve studii Olmose a kol. [54] byly zjištěny referenční meze u mužů 17-71 µg/L pro PINP a 70 – 681 ng/L pro CTX-I (muži nad 50 let, 25OH D > 75 nmol/L, BMD T score > -2,5 SD a PTH < 6,85 pmol/L). Medián PINP  byl 33,2 µg/L a medián CTX-I byl 270 ng/L.

V Tabulkách 12 a 13 jsou shrnuta referenční rozmezí u mužů pro imunoanalytický systém firmy IDS (iSYS).

Nastavení referenčních mezí a cílových hodnot pro léčbu osteoporózy

Premenopauzální referenční hodnoty u žen a u mužů mezi 30.- 50. rokem věku odpovídají období vyrovnané kostní remodelace. Jejich využití jako základních referenčních mezí má dva důvody:

1. hodnocení abnormalit kostního obratu v premenopauzálním období u žen a v příslušné věkové kategorii u mužů.
2. cílové hodnoty pro léčbu postmenopauzální osteoporózy a osteoporózy u mužů.

Horní referenční meze postmenopauzálních žen a starších mužů jsou nápomocné v případě, kdy hodnotíme pravděpodobnost abnormálního kostního obratu (sekundární osteoporózy, či jiné sekundární příčiny) u osob příslušného věku a pohlaví. Hodnoty nad horní referenční mezí upozorňují na možnou sekundární příčinu.

U žen je tedy vhodné nastavit premenopauzální hodnoty jako základní a horní referenční mez postmenopauzálních hodnot jako významně patologickou mez. Tím se omezí chybná interpretace při neznalosti menopauzálního statutu vyšetřované ženy a i případné hormonální substituce.

U  mužů lze akceptovat hodnoty mezi 30.-50. rokem věku jako základní referenční rozmezí, nebo hodnoty u mužů nad 50 let za předpokladu BMD  mimo pásmo osteoporózy, dostatečné substituce vitaminem D a absence sekundární hyperparatyreózy.

Fyziologicky u mužů kostní obrat s věkem klesá a je nižší než u postmenopauzálních žen. Proto významně patologická mez by měla být definovaná jako významně se lišící od horní referenční meze, ale nižší než u žen. 

Hodnoty mediánu lze užít jako cílové hodnoty, která prokazuje dobrý efekt  antiresorpční léčby a dobrou compliance s léčbou. Hodnoty kostního obratu pod mediánem základního referenčního rozmezí jsou spojeny s nejnižším rizikem vzniku osteoporotických zlomenin [5] a největším efektem antiresorpční léčby [55]. 

V České republice se majoritně využívá stanovení CTX-I a PINP na automatických imunoanalyzátorech  firmy Roche. Jak je ukázáno v předchozích tabulkách, referenční meze jsou u kostních markerů především závislé na definování referenční populace (věk, komorbidity, stav zásobení vitaminem D, BMD, hodnoty PTH, užívání kontracepce atd.). 

Doporučení SMOS a ČSKB ČLS JEP č. 4.:  Doporučení k nastavení referenčních mezí pro CTX-I a PINP

Cílem je sjednocení interpretace výsledků  CTX-I a PINP v rámci ČR.

U žen je tedy vhodné nastavit premenopauzální hodnoty jako základní a horní referenční mez postmenopauzálních hodnot jako významně patologickou mez. U mužů lze akceptovat hodnoty mezi 30.-50. rokem věku jako základní referenční rozmezí.

Doporučené nastavení referenčních mezí je navrženo pro imunoanalytické systémy firmy Roche v Tabulce 14 a IDS v Tabulce 15. Tyto meze jsou konsenzuální na základě dat uvedených v tabulkách (8-13).

Využití kostních markerů v klinické praxi

Diagnóza osteoporózy je až do současnosti založena na splnění  denzitometrického  kritéria osteoporózy (T-skóre  ≤-2,5 ) a/nebo prodělání osteoporotické zlomeniny [56, 57]. Kostní denzita velké části pacientů s „osteoporotickou“ zlomeninou je však mimo pásmo osteoporózy [58]. Byla identifikována řada rizikových faktorů, včetně nástrojů na kalkulaci rizika osteoporotické zlomeniny [59, 60]. Zároveň byla kalkulace rizika zahrnuta v některých doporučeních do indikačních kritérií k léčbě [61]. 

Markery kostního obratu u osteologických pacientů mají následující význam [61, 62]:

• a. predikují riziko zlomeniny nezávisle na BMD u neléčených pacientů,
• b. predikují míru poklesu BMD u neléčených pacientů,
• c. predikují efektivitu snížení rizika zlomeniny již 3–6 měsíců po zahájení léčby,
• d. predikují míru nárůstu BMD u léčených pacientů,
• e. pomáhají určit, zda pacienti užívají léčbu (compliance a perzistence),
• f.  pomáhají stanovit délku přerušení terapie.

Význam BTM  pro diagnózu a v diferenciální diagnostice osteoporózy

Přestože markery kostního obratu pomáhají v pochopení celé řady patofyziologických procesů v kosti [63], nelze je využít k diagnostice osteoporózy. Na základě znalosti hodnoty kostního markeru nelze určit, zda se jedná o osteoporózu, či nikoliv. Rovněž tak limitovaný význam mají v diferenciální diagnostice, i když zvýšené hodnoty nad referenční mez příslušného věku a pohlaví, či snížené u hypokortizolizmu a hypotyreóze, mohou upozornit na možnou sekundární etiologii osteoporózy [14]. Izolovaně zvýšené hodnoty ALP či bALP mohou pomoci diagnostikovat Pagetovu chorobu, nízké hodnoty naopak mohou svědčit pro hypofosfatázii. TRAP5b, bALP či intact PINP mohou mít význam v rozlišení histologických typů CKD-MBD [64]. Hlavní význam mají kostní markery především jako rizikový faktor zlomenin, mají prediktivní hodnotu změny BMD a jsou velmi cenné při kontrole efektu terapie.

Prediktivní hodnota BTM

Zvýšený kostní obrat (nad premenopauzální hodnoty) je u postmenopauzálních žen spojen se zvýšenou ztrátou kostní hmoty, především pokud je více zvýšena resorpce, než novotvorba [65 - 67]. Tato korelace je nejvýznamnější v časné postmenopauze, v porovnání s pozdějším obdobím (nad 70 let), či v premenopauzálním  období [68]. BTM predikují i změnu BMD po zahájení antiresorpční terapie. Čím vyšší je hodnota kostního obratu, tím větší bude pravděpodobně nárůst BMD během terapie [69, 70]. Tato data vycházejí z epidemiologických studií, tedy na individuální úrovni nemusí vždy odpovídat předpokladům z populačních studií. Zvýšené hodnoty BTM především predikují riziko osteoporotické zlomeniny a jsou považovány za nezávislý prediktivní faktor. Jak zvýšené hodnoty PINP, tak i CTX-I  přibližně 1,2krát zvyšují, nezávisle na BMD, riziko osteoporotické zlomeniny, především proximálního femuru. [71]. V Příloze č. 1 je navržen algoritmus hodnocení vstupního vyšetření kostních markerů ve vztahu k diferenciální diagnostice osteoporózy a k jejich prediktivní hodnotě.

Poslední významnou prediktivní oblastí jsou nádorová onemocnění. Zvýšené hodnoty markerů kostní resorpce ICTP a CTX-I, případně TRAP5b reflektují změny v kostním metabolismu, které jsou asociované s nádorovým onemocněním, respektive s postižením kostní tkáně nádorovým onemocněním. Dále predikují zvýšené riziko tzv. skeletal related events, progrese onemocnění, odpověď na léčbu a kratší dobu přežití u mnohočetného myelomu [26] a také solidních nádorů především plic, prsu a prostaty [27, 33].

BTM a terapie

Logicky lze usuzovat, že při znalosti vstupních hodnot kostních markerů by bylo možné volit užití antiresorpčních léků (denosumab, bisfosfonáty, SERM) u vysokého kostního obratu a naopak anabolických léků (teriparatid, abaloparatid) u nízkého kostního obratu. Tento přístup není u primární osteoporózy v současnosti doložen žádnými výsledky klinických studií [5].

Svůj význam však kostní markery prokázaly ve sledování efektu terapie. Neboť přestože je denzitometrie „zlatým standardem“, změny BMD jsou velmi malé.  Významných změn (3–6 % u proximálního femuru a 2–4 % u L páteře) dosahujeme většinou až po dvou letech terapie s výjimkou léčby teriparatidem a denosumabem [5, 14, 61]. Naproti tomu změny kostních markerů lze pozorovat již po několika dnech (denosumab, intravenózní bisfosfonáty), až 2-3 měsících (perorální bisfosfonáty, SERM) od zahájení terapie [13]. Bisfosfonáty  a denosumab snižují kostní obrat o 40-85 %, nejvíce denosumab a kyselina zoledronová, zatímco SERM o 30-40 %. [11]. K hodnocení významnosti změny hodnoty kostního markeru je třeba znát hodnotu minimální klinicky významné změny (LSC), která je u PINP a CTX-I 25 % [9]. V Sheffieldu procentuální hodnoty převedli do praktičtější absolutní hodnoty, tj. LSC pro PINP >10 μg/L a LSC pro CTX-I >100 ng/L. Pokud je léčba efektivní, dojde ke změně větší, než LSC.  Protože nejnižší riziko zlomenin je při hodnotách kostních markerů pod mediánem referenčního rozmezí premenopauzálních žen a zároveň vstupní hodnoty se mohou mezi pacienty lišit až o desítky procent, je vhodné zhodnotit, zda kontrolní měření BTM vykazuje pokles pod hodnotou tohoto mediánu [5]. Tuto myšlenku podporuje i zjištění, že čím větší je pokles hodnot kostních markerů u antiresorpčních léků, tím větší je snížení rizika vertebrálních zlomenin [55]. V Příloze č. 2 je navržen algoritmus zhodnocení změn kostních markerů při monitoraci efektu terapie u antiresorpční léčby.

U anabolické terapie dochází opačně ke zvýšení PINP již během několika dnů, zatímco kostní resorpce se zvyšuje méně a později s maximem od 3. do 6. měsíce. Tyto změny jsou pomalejší u pacientů předléčených alendronátem, než   raloxifenem či risedronátem.  Romosozumab indukuje zvýšení PINP během 14 dní doprovázené obdobným poklesem CTX-I. Následně dochází k mírnému vzestupu CTX- I, ale stále pod výchozí hodnotu. Obdobně dochází k poklesu PINP, ale hodnoty PINP zůstávají nad bazální hodnotou [11]. V Příloze č. 3 je navržen algoritmus zhodnocení změn kostních markerů při monitoraci efektu terapie u anabolické léčby.

Doporučení SMOS a  ČSKB  ČLS JEP č. 5: Definice LSC u CTX-I a PINP pro potřeby monitorování efektu léčby. 

Hodnota 25 % představuje LSC (minimální signifikantní změna) pro sérové hodnoty CTX-I a PINP, nebo lze využít i absolutní změny sérových hodnot, tj. o 100 ng/L u  CTX-I a o 10 µg/L u PINP.

Přerušení terapie

Přerušení léčby denosumabem je doprovázeno nárůstem kostního obratu již tři měsíce po vynechání plánované dávky, s postupným nárůstem kostního obratu nad vstupní úroveň s vrcholem 12-18 měsíců po poslední dávce a následným poklesem. Zároveň dochází k poklesu kostní denzity k vstupním hodnotám. Tento „re-bound“ fenomén může být u některých pacientů doprovázen vznikem vertebrálních zlomenin v obdobné četnosti jako u neléčených. Ve větším riziku jsou pacienti s předchozí vertebrální zlomeninou [72].

Takový „re-bound“ fenomém nebyl popsán po léčbě bisfosfonáty. Proto ASBMR pracovní skupina doporučuje po pěti letech léčby perorálními a tříleté léčbě intravenózními bisfosfonáty zhodnotit další pokračování v léčbě. U žen ve vysokém riziku (jako např. senioři, nízké T-skóre v proximálním femuru, předchozí významná osteoporotická zlomenina, vysoké riziko zlomenin) je vhodné pokračovat v léčbě až 10 let u perorálních a šest let u intravenózních  bisfosfonátů [73]. V období po přerušení léčby jsou pak kostní markery vhodným parametrem sledování změn kostního metabolismu. Změna BTM predikuje změnu BMD po přerušení léčby především v oblasti proximálního femuru, výsledky  BMD v oblasti lumbální páteře mohou být zkresleny degenerativními změnami [74, 75]. Vzestup BTM o LSC nebo nad medián premenopauzálních hodnot by měl vést k posouzení opětovného zahájení léčby [5].

Ve TRIO studii tří perorálních bisfosfonátů došlo během prvních dvou let léčby k odpovídajícímu poklesu BTM. Po následném přerušení terapie po dobu dvou let bylo možné sledovat postupný vzestup BTM většinou pod mediánem  premenopauzálních hodnot a mírný, postupný pokles BMD v celkovém proximálním femuru k počátečním hodnotám. Míra poklesu BMD odpovídala míře vzestupu BTM, především CTX-I [74, 75].

Analýza podskupin studie HORIZON prokázala obdobný, ale delší efekt u kyseliny zoledronové. Jedna dávka kyseliny zoledronové vedla k redukci rizika zlomenin po dobu tří let [76]. Antiresorpční efekt kyseliny zoledronové na BMD a BTM přetrvává až pět let [77]. V roce 2019 byla publikována studie  sledování efektu přerušení léčby po pěti letech užívání alendronátu a třech i.v. dávkách kyseliny zoledronové ve studii FLEX a  HORIZON-PFT Extension 1 [78]. Po přerušení byla zaznamenána stabilní BMD u kyseliny zoledronové po dobu 1,5 roku, a pak mírný pokles o 1,2 % za tři roky po přerušení. U pacientů léčených alendronátem byl zřetelný pokles BMD již od počátku přerušení a po třech letech byl větší (o 2,3 %), než u kyseliny zoledronové [78]. Tyto změny jsou stále v rámci běžné chyby měření denzitometru (2-4 % L páteř, 3-6 % HIP) [61]. PINP analyzované v této studii po třech letech vzrostlo nad 36 μg/L (medián premenopauzálních žen) u 42 % pacientek po léčbě alendronátem a pouze u 24,6 % pacientek po léčbě kyselinou zoledronovou. [78] V Příloze č. 4 je navržen algoritmus zhodnocení změn kostních markerů při monitoraci efektu terapie u antiresorpční léčby [79].

Poděkování: Autoři děkují slečně Kateřině  Škorvánkové za pomoc s překreslením obrázků 1 a 2 dle původního originálu se svolením autorů.

Autor a spoluautoři práce prohlašují, že v souvislosti se vznikem a publikací článku nejsou ve střetu zájmů a publikace nebyla podpořena žádnou farmaceutickou nebo diagnostickou firmou.

Hlavní autor Richard Pikner je honorovaný přednášející a člen poradního sboru společnosti Amgen Česká republika, honorovaný přednášející společností Takeda, Roche, DiaSorin, Abbott, Beckmann-Coulter.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Richard Pikner, Ph.D.

Oddělení klinických laboratoří a kostního metabolismu

Klatovská nemocnice a.s.

Plzeňská 969

339 01 Klatovy

e-mail: richard.pikner@klatovy.nemocnicepk.cz