Диабет и остеопороза Разширено взаимодействие
Фасбендер, Валтер Йозеф; Уилман, Биргит
При пациенти с диабет тип 2 се наблюдава намалено костно ремоделиране при нормална или леко повишена костна плътност, но по-малка стабилност.
Досега не е наблюдавана пряка връзка между двете често срещани заболявания захарен диабет и остеопороза. Тъй като броят на новите заболявания се е увеличил през последните години и сложността на заболяванията означава значително влошено качество на живот и съкратена продължителност на живота на засегнатите хора, възниква спешният въпрос относно причините за това развитие и възможните връзки между двете заболявания.
Около 6 милиона души в Германия страдат от остеопороза, от приблизително броя на почти един милион нови пациенти годишно, половината от които вече са претърпели остеопорозна фрактура (1). Системното скелетно заболяване е свързано с намалена костна маса, влошена микроархитектура на костната тъкан и по този начин повишен риск от фрактури. Рискът от фрактури също се увеличава с напредване на възрастта и страданието от фрактура води до значително увеличение на смъртността, особено през следващата година.
Причината за остеопорозата е диспропорция между активността на остеокласта и остеобластите като израз на нарушен костен метаболизъм. Това се регулира от баланса калций/фосфат с помощта на системните хормони витамин D, паратиреоиден хормон, калцитонин и техните медиатори. Основните рискови групи са жени в менопауза, възрастни хора, пациенти с продължителна кортикостероидна терапия и все по-често мъже.
Първичната остеопороза е наследствено заболяване, което може да бъде повлияно от околната среда и начина на живот. Най-важните причини са, от една страна, свързани с възрастта промени в метаболизма (включително намален синтез на витамин D в кожата, нарушена абсорбция на калций и витамин D, намаляване на нивата на половите хормони, намаляване на хормона на растежа) и, от друга страна, аспекти на начина на живот като лошо хранене, липса на упражнения, поднормено тегло, никотин и прекомерна консумация на алкохол.
Развитието на вторична остеопороза обаче зависи от основното заболяване.
Научната перспектива се промени
Захарният диабет е синдром на хипергликемия с придружаващи сложни промени в метаболизма на протеини и мазнини, както и метаболизма на костите. Задействащите фактори при диабет тип 2 включват хронично недохранване, например с храни с високо съдържание на мазнини, сладки храни и напитки, липса на движение и затлъстяване. Възможните ефекти от затлъстяването и захарния диабет върху костната система не се разглеждат задълбочено дълго време, тъй като костните промени винаги се разглеждат от гледна точка на дисбаланс на калциево-зависимите хормони. Тъй като обаче все повече хора развиват затлъстяване, развиват захарен диабет и страдат от остеопорозни фрактури дори в по-младите си години, научната перспектива се промени и въпросът за връзката между тези клинични картини беше повдигнат.
ИТМ не е единствената мярка, използвана за оценка на здравето на костите
По принцип намаленото телесно тегло е свързано с повишен риск от фрактури (напр. Фрактури на тазобедрената става), докато затлъстяването е свързано с висока кортикална маса на кората, т.е. идеята за здравето на костите. Въпреки това, затлъстяването като такова не е отговорно за подобряване на качеството на костите, а обстоятелствата, които са го довели, решават дали има положителни или отрицателни ефекти върху костния метаболизъм.
Доказано е, че затлъстяването има отрицателен ефект върху костната система, например в напреднала възраст, след менопауза, при деца или причинено от глюкокортикоидна терапия. Затлъстяването също е рисков фактор за развитието на инсулинова резистентност и по този начин за развитието на захарен диабет.
Известно е също, че локализацията на мастната тъкан е от решаващо значение. Висцералната мазнина има пряко увреждащо влияние върху микроархитектурата на костта чрез производството и освобождаването на цитокини. На този фон не е изненадващо, че има и резултати от проучвания, според които и диабетиците от тип 1 и тип 2 имат намалена скорост на ремоделиране на костите, а много затлъстелите диабетици от тип 2 имат повишен риск от фрактури (7). От това трябва да се заключи, че телесното тегло или ИТМ не могат да бъдат единствената мярка за оценка на здравето на костите.
Захарен диабет и остеопороза
Въпреки че досега остеопоротичните фрактури не са били разглеждани като съпътстващи фактори на захарния диабет поради обширната, понякога трудна диагноза и отдавна са пренебрегвани (4), нарастващият брой пациенти с диабет и нарастващата честота на остеопоротични фрактури са довели до преосмисляне. За да се определи рискът от фрактура при диабет, трябва да се използват методите, използвани в диагностиката на остеопорозата (включително: измерване на костната плътност, "инструменти за оценка на фрактури", евентуално определяне на параметрите за костно ремоделиране).
Ако се използват описаните диагностични методи, диабет тип 2 показва намалено костно ремоделиране с нормална или леко повишена костна плътност, но по-малка стабилност. Това означава, че диабет тип 2 е свързан с повишен риск от остеопоротична фрактура, дори ако измерванията на костната плътност са незабележими (2). (Това може да се дължи и на факта, че нормалната експресия на АТР Р2 рецепторите [P2R] и зависимият от калция сигнен път за освобождаване на АТР гума чрез трайно повишени нива на кръвната захар и нарушават АТР-зависимия сигнен път за остеоцитите и по този начин здравето на костите [8]. )
Захарният диабет е сериозно заболяване, което дисбалансира цялата метаболитна ситуация и има значително отрицателно въздействие върху здравето на костите, което води до повишен риск от фрактури и по-лошо заздравяване на фрактурите.
Както при захарен диабет тип 1, така и при тип 2, хипергликемията означава повишено гликиране. Тези неконтролирани, не-ензимни реакции на глюкоза със собствените протеини на организма водят до повишено натрупване на AGE („крайни продукти за усъвършенствано гликиране“) (11), като HbA1c като краен продукт на гликирането на хемоглобина.
В дългосрочен план, и особено когато нивата на кръвната захар са повишени, AGEs имат увреждащ клетките ефект. Повишеното образуване на реактивни кислородни форми поради оксидативен стрес и възпалителни процеси са допълнителни последици от продължаващото хипергликемично метаболитно състояние (7).
По този начин диабетът тип 1 и тип 2 причинява повишена апоптоза на остеобластите и намалено производство на остеобласт-стимулиращи фактори чрез възпалителни процеси (10, 11).
Дори ако пътят на сигнала все още не е напълно изяснен, експериментите с животни показват, че контролираната клетъчна смърт на остеоцитите (апоптоза) води до интракортикално костно ремоделиране. Предполага се, че освобождаването на АТР чрез отварянето на паннексиновите канали служи като сигнал за местоположение на фагоцитите. Това може да означава, че активирането на паннексиновите канали контролира апоптозата на остеоцитите в уморената кост и стимулира производството на RANKL на съседни остеоцити, така че АТФ вероятно е решаващ медиатор в сигналния път (9).
Но сега също така знаем, че не само продължаващата хипергликемия има отрицателни ефекти върху здравето на костите. Значително намалените параметри на костно ремоделиране при диабетици тип 2 за разлика от диабетици тип 1 също могат да бъдат проследени до остри промени в кръвната захар, които чрез лигандната система OPG-RANK имат вредно въздействие върху здравето на костите при диабетици (5).
За произтичащата повишена минерализация на костния матрикс, наред с други неща, промените в колагеновите фактори, IGF-1 и склеростинът вероятно са частично отговорни (6), но надлъжните изследвания на тази теория все още предстоят.
Затлъстяване, захарен диабет и остеопороза
Причините за очевидното, но много разклонено взаимодействие на затлъстяването, захарния диабет и остеопорозата все още не са достатъчно изяснени.
В допълнение към вече споменатите причини, общата история на развитие на хормонално активни адипоцити и остеобласти от мезенхимни стволови клетки също играе важна роля.
Мастните клетки произвеждат и секретират тъканните хормони лептин и адипонектин. Лептинът регулира енергийния баланс, като контролира глада и ситостта. Мутацията на лептиновия ген например води до повишени нива на лептин, повишен апетит и патологично затлъстяване (свързано с ендокринното затлъстяване). Според открития от експерименти с животни върху мишки, централното контролиращо ядро за лептин се намира във вентромедиалния хипоталамус. Очевидно обаче лептинът може да действа ефективно и в други мозъчни области. Например, ако инхибирате производството на серотонин, отрицателните ефекти от липсата на лептин върху костния метаболизъм и костната плътност могат да бъдат обърнати. Индиректна регулация се осъществява и чрез активиране на симпатиковата нервна система. Периферните механизми на действие са
- повишаването на инсулиновата чувствителност (възможно чрез IGFBP-2) и
- образуването на лептинови рецептори върху остеобластите, което вероятно има пряко влияние върху диференциацията на остеобластите и по този начин здравето на костите.
Взаимодействието между централния и периферния начин на действие вероятно зависи и от серумната концентрация на наличния лептин. В крайна сметка тези взаимоотношения все още не са напълно разбрани (3). Адипонектинът действа по различни начини върху метаболизма на глюкозата и мазнините. Той повишава чувствителността на целевите клетки към инсулин и води до развитие на метаболитен синдром в случай на неизправност. Съответно връзката между ниските нива на адипонектин и развитието на диабет тип 2 е научно доказана.
Остеобластите произвеждат пептидния хормон остеокалцин. Той насърчава производството на адипонектин, повишава чувствителността на мускулите и мастните клетки към инсулин и увеличава броя на β клетките в панкреаса и по този начин освобождаването на инсулин. Освен това остеокалцинът води до незабавно намаляване на мастната маса.
Не само костните клетки показват високо ниво на хормонална активност с участие в различни метаболитни процеси, мастните клетки също участват в метаболитните процеси на човешкото тяло чрез освобождаването на тъканни хормони и изглежда са много тясно свързани по причина и следствие. Докато лептинът има положителен ефект върху здравето на костите, споменатите вече метаболитно активни висцерални мазнини чрез секрецията на цитокини и адипокини са отрицателен фактор, влияещ върху микроархитектурата на костта и е свързан с повишен риск от фрактури.
Загубата на трабекуларната костна структура също се характеризира с нарастваща инфилтрация в пространството на костния мозък с мастни клетки и едновременно изместване на остеобластите. Тази промяна често се наблюдава и при вторична остеопороза и в този контекст се отбелязва и повишаване на активността на така наречените PPARy рецептори, което е свързано с остеопоротични костни промени. Дълго време тиазолидиндиони, известни също като глитазони, се използват за лечение на тип 2 DM.
Глитазоните, които днес вече не са одобрени за антидиабетно лечение, имат агонистичен ефект върху PPAR рецепторите, за да сенсибилизират целевите клетки към инсулин и по този начин да предизвикат подобрено усвояване на глюкозата. Освен че контролира нивото на кръвната захар, този антидиабет също така води до изместване на остеобластите от пространството на костния мозък (адипогенно вместо остеогенна диференциация) и нарастваща колонизация с мастни клетки, както при DM 2 тип. Това потиска диференциацията на остеобластите и увеличава риска от фрактури.
- Затлъстяването, захарният диабет и остеопрозата не са единични явления, а по-скоро вградени в многофакторен процес на заболяване.
- Изясняването на многостранните взаимозависимости и механизмите на действие между глюкозния, липидния и костния метаболизъм е не само от голям научен интерес; Това е важна стъпка по пътя към профилактиката и лечението на двете заболявания, особено за пациентите и тези, които ги лекуват.
Професор доктор. мед. Валтер Йозеф Фасбендер, магистър.
FMH Ендокринология/Диабетология, FAMH Клинична химия
medica - Медицински лаборатории Dr. F. Kдppeli AG, Цюрих
Лекар по трудова медицина; ias корпорация,
компания от групата ias
Конфликт на интереси: Авторите декларират, че няма конфликт на интереси.