Il tessuto Osseo Cenni sulle malattie ossee fragilizzanti la terapia dietetica

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1 Il tessuto Osseo Cenni sulle malattie ossee fragilizzanti la terapia dietetica Prof. ssa T. Montalcini Scienze Dietetiche Applicate Biologia dell osso L osso è un tessuto connettivo vascolarizzato e mineralizzato composto da: - componente minerale - matrice organica. con le seguenti funzioni: Fornisce l impalcatura strutturale al corpo Garantisce una riserva minerale per l omeostasi fosfocalcica garantisce una corretta locomozione Inoltre al suo interno il midollo osseo è sede di emopoiesi.

2 Composizione dell osso E costituito da due tipi di tessuto: corticale, posto in superficie, simile all avorio (principale componente ossa lunghe) trabecolare o spugnoso: consiste di sottili e fitte lamine che si intersecano (trabecole) in contatto con il midollo osseo (parte principale dello scheletro assile, colonna, testa femorale, falangi). Osso spongioso Osso compatto Cavità midollare Sviluppo dell osso La costruzione della massa ossea inizia alla nascita ed ha un picco all età di La crescita ossea è promossa da adeguato introito di calcio, dalla vitamina D, e dall esercizio fisico. A 30 anni inizia la perdita di massa ossea

3 Fattori che influenzano il normale metabolismo osseo Fattori ereditari Fattori esogeni stimoli meccanici apporto di calcio abitudini voluttuari esposizione al sole malattie FARMACI Fattori endogeni Vitamina D ormoni sessuali (androgeni, estrogeni) PHT, GH, Corticosteroidi Calcitonina Metabolismo del calcio Lo scheletro contiene il 90% del calcio corporeo (idrossiapatite) fissato alle fibrille di collagene della matrice proteica ossea. Il calcio plasmatico è presente in tre forme: - calcio non diffusibile (40%) - calcio diffusibile non ionizzato (5-15%) - calcio ionizzato (48%)

4 ASSORBIMENTO ED ESCREZIONE DEL CALCIO Dieta 1000 mg Liquido extracell 500 mg 300 mg 125 mg 900 mg Ca mg 125 mg Feci 825 mg mg 175 mg Urine mg Metabolismo del calcio REGOLAZIONE La calcemia è regolata da tre sostanze: Paratormone Vitamina D Calcitonina che agiscono su: assorbimento intestinale, escrezione urinaria turnover osseo.

5 Metabolismo del calcio - PTH Secreto dalle paratiroidi A livello osseo promuove il riassorbimento del calcio e del fosforo. A livello intestinale promuove il trasporto attivo del calcio A livello renale promuove il riassorbimento tubulare del calcio e la perdita urinaria del fosforo. Calcemia Metabolismo del calcio - Vitamina D sintetizzata maggiormente dalla cute per azione della luce ultravioletta, necessita di attivazione biologica (idrossilazione epatica e renale) promossa dal PTH. Essa assicura una normale mineralizzazione dell osso promuovendo l assorbimento intestinale del calcio. Calcemia

6 Metabolismo del calcio - Calcitonina Secreta dalle cellule parafollicolari (cellule C) della tiroide inibizione del riassorbimento osseo operato dagli osteoclasti azione calciurica e natriuretica ( a dose elevate) Calcemia TURN OVER OSSEO E ARCHITETTETTURA OSSEA

7 TURNOVER OSSEO L osso subisce un continuo rimodellamento che si realizza mediante due processi strettamente collegati: - riassorbimento focale - deposizione di nuova matrice organica. Un disaccoppiamento delle due fasi determina perdite ossee gravi (osteoporosi) riassorbimento neoformazione Osteoporosi - Definizione Consensus Development Conference MALATTIA SCHELETRICA SISTEMICA CARATTERIZZATA DA: DECREMENTO SIGNIFICATIVO DELLA MASSA OSSEA ALTERAZIONI DELLA MICROARCHITETTURA con conseguente: AUMENTO FRAGILITA OSSEA AUMENTATA SUSCETTIBILITA ALLE FRATTURE Osteoporosis Int 1997;7:1-6

8 VARIAZIONI ARCHITETTURA VERTEBRALE CON L ETA Azioni carico meccanico su rimodellamento osseo stimola il riassorbimento stimola la formazione FATTORI DI RISCHIO

9 Fattori genetici F r Parenti di I grado con fratture a basso carico fattori ambientali Fumo Abuso alcool Sedentarietà abitus esile basso contenuto di calcio nella dieta scarsa esposizione ai raggi solari N Engl J Med 1998;338: Alimenti ricchi in calcio (fabbisogno =1000 mg/die) Latte e latticini (da 100 a 1000 mg/100 gr) Pesce e crostacei (da 30 a 150 mg/100 gr) (polipo, rombo, sgombro) Uova (140 mg/100 gr) tuorlo Carne e derivati (da 10 a 40 mg/ 100 gr) Mortadella, Salame Cacao (50 mg/100 gr)

10 Stato mestruale F.r. Menopausa precoce (prima dei 45 anni) storia di amenorrea (dovuta a anoressia nervosa, o iperprolattinemia) Terapia farmacologica glucocorticoidi ( 7.5 mg/d per > 6 mesi) farmaci antiepilettici (es, fenitoina) terapia sostitutiva in eccesso (es, tiroxina) farmaci anticoagulanti (es, eparina, warfarin) N Engl J Med 1998;338: Malattie Endocrine F.r iperparatiroidismo primario tirotossicosi Sindrome di Cushing Sindrome di Addison Malattie reumatologiche artrite reumatoide spondilite anchilosante N Engl J Med 1998;338:

11 Malattie Ematologiche F r mieloma multiplo mastocitosi sistemica linfoma, leucemia anemia perniciosa Malattie Gastrointestinali Sindromi da malassorbimento (es, mal. celiaca, morbo di Crohn, ) epatopatie croniche (cirrosi biliare primaria) N Engl J Med 1998;338: Osteoporosi - classificazione Primitive postmenopausale senile (maschile) idiopatica o Giovanile Secondarie endocrinologiche ematologiche gastroenterologiche nefrologiche reumatologiche da farmaci

12 OSTEOPOROSI POSTMENOPAUSALE Fattori di rischio deficit estrogenico in premenopausa menopausa precoce o chirurgica basso indice di massa corporea fumo, abuso di alcol, farmaci ridotta attività fisica ereditarietà Osteoporosi postmenopausale Eziopatogenesi Funzione gonadica estrogeni monociti macrofagi linfociti IL-1 IL-2 TNF

13 Osteoporosi senile o di tipo 2 Caratteristiche: Esordio dopo la sesta decade di vita perdita ossea a carico di: osso trabecolare osso compatto Osteoporosi senile o di tipo 2 Eziopatogenesi: esaurimento fisiologico di alcuni meccanismi: 1) ridotta idrossilazione renale della vitamina D per progressiva perdita della funzionalità renale, cui consegue - ridotto assorbimento intestinale del calcio - aumento del Paratormone (PTH) 2) ridotto apporto di calcio con la dieta 3) ridotta attività fisica

14 Osteoporosi senile (eziopatogenesi) Funzione gonadica estrogeni sintesi di calcitonina Sintesi vit.d (deficit 1-alfa-idrossilasi) Assorbimento di calcio Quadro clinico Asintomatica Anche quando complicata da frattura SINTOMATOLOGIA non specifica

15 Esclusione cause secondarie Test di routine Emocromo completo Calcio Fosforo Creatinina Fosfatasi alcalina Albumina Enzimi epatici TSH Test di secondo Livello Calciuria Markers di rimodellamento Cortisolo libero urinario VES PTH 25-idrossivitamina D Elettroforesi proteine Markers di formazione e riassorbimento osseo Siero Fosfatasi alcalina osseo specifica Osteocalcina Propeptide C-terminale collagene tipo I (PICP) Propeptide amino-terminale collagene tipo I (PINP) Fosfatasi acida tartrato-resistente (TRAP) C-telopeptide crosslink coll tipo I Urine Idrossiprolina Piridinolina Deossipiridinolina N-telopeptide crosslinks coll (NTx) C-telopeptide crosslinks coll (CTx)

16 DENSITA OSSEA VALUTAZIONE BMD (DENSITA MINERALE OSSEA) VANTAGGI E il metodo più accurato e preciso per stimare la fragilità scheletrica E il principale fattore predittivo del rischio di frattura Il suo incremento si correla con la riduzione del rischio di fratture LIMITI L impatto della sua variazione sul rischio di frattura non è bidirezionale Manca l uniformità e la standardizzazione tra i diversi test Non è la sola variabile che determina il rischio di frattura

17 BMD - Classificazione OMS - Valori normali: densità ossea (T score) entro -1 DS Osteopenia: densità ossea (T score) compresa tra -1 e DS Osteoporosi: densità ossea (T score) > di DS Osteoporosi conclamata: densità ossea (T score) > di DS + fratture Il T-score è lo scostamento calcolato in Deviazioni Standard rispetto al valore medio di BMD riscontrato in giovani adulti dello stesso sesso. Lo Z score è lo scostamento calcolato in Deviazioni Standard rispetto al valore medio di BMD riscontrato in soggetti dello stesso sesso e della stessa età. TECN. SEDE VANTAGGI LIMITI DXA QCT Colonna lombare Femore prossimale Total body Avambraccio Calcagno Falange Colonna lombare Avambraccio Test di scelta Alta accuratezza, precisione e risoluz Misura tutti i siti Breve durata di scansione, Bassa irradiazione Diagnosi e monitoraggio Consente la val solo osso trabecolare Tridimensionale SXA Falange Rapida, minore esposizione RX US Calcagno Tibia Falange Basso costo Portatile Innocua In proiezione AP della colonna artefatti da sclerosi degenerativa Misurazione parte trabecolare + corticale Bi-dimensionale Costoso Alta esposizione rx Meno preciso dexa Sottostima densità sito non diagnostico valore predittivo controverso

18 Indicazioni BMD in donne con fattori di rischio in soggetti con fratture correlabili a osteoporosi Il follow-up usualmente non deve essere minore di 1 anno, spesso 2 anni. Per valutare la risposta alla terapia: BMD a livello lombare Per valutazione rischio fratture: BMD a livello femore prossimale Implicazioni diagnosticoterapeutiche del T score T score < -2.5 trattamento per prevenzione fratture T score < -2 (in qualunque sede) necessità di identificazione dei fattori di rischio principali T score < -1 (colonna o femore pross) prevenire ulteriori perdite N Engl J Med 1998;338:

19 Fratture vertebrali: - deformazione a cuneo - Schiacciamento (riduzione della statura, aumento della cifosi dorsale con turbe della funzionalità cardiorespiratoria) COMPLICANZE Altre fratture : - collo del femore (anca) - estremità distale del radio - ossa metatarsali Osteomalacia Patologia ossea da deficit di vitamina D Demineralizzazione ossea, sintomatologia dolorosa Frequente negli anziani, ipercifosi Si associa di frequente all osteoporosi Nel bambino rachitismo, da deficit nutrizionali e scarsa esposizione ai raggi solari Rosario rachitico, bassa statura

20 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Rischio % di frattura per età vertebr anca Kanis JA, et al Bone 2001;30: % 80% 60% 40% 20% Proporzione fratture per età in donne svedesi 0% Kanis JA, et al Bone 2001;30:251 vertebr anca avambr spalla altre

21 PREVALENZA FRATTURE VERTEBRALI in donne x BMD (g/cm 2 ) 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% <0.60 Melton et al Am J Epidemiol 1989;129:1000 PREVALENZA FRATTURE VERTEBRALI IN DONNE x ETA Riscontro radiografico 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% età Melton et al Am J Epidemiol 1989;129:1000

22 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% PREVALENZA FRATTURE VERTEBRALI in donne x ETA Riscontro clinico 0% Center et al Lancet 1999;353:878 Rischio di frattura d anca in sogg con frattura vertebrale Incidenza cumulativa (%) di frattura d anca Osservata Attesa Anni dopo la frattura vertebrale Melton LJ III, et al. Osteoporos Int. 1999;10:

23 Incidenza annuale di nuova frattura vertebrale 25% 20% 15% 10% 5% 0% N.ro precedenti fratture Lindsay et al JAMA 2001;285:320 PROGNOSI

24 MORTALITA (x 1000) x età età senza fratt con fratt Rapporto mortalità: Femore 2.18 Vertebre 1.66 Center et al Lancet 1999;353:878 TERAPIA

25 Terapia Obiettivo principale: - ridurre incidenza di fratture Indicazioni: - valori di densità ossea ( mediante esame densitometrico) < di 2.5 DS alla media. - notizie anamnestiche e/o reperti radiologici di fratture recenti o pregresse per minimi traumi. va eseguita per alcuni anni (2-5) prima di evidenziare variazione della massa ossea. Terapia Esercizio fisico moderato Dieta Supplementi in Calcio: un adeguato apporto di calcio (1-1.5 gr/die) riduce velocità di demineralizzazione. Viene utilizzato in associazione ad altri farmaci. farmaci

26 Farmaci utilizzati nell osteoporosi Sali di calcio Vitamina D Estrogeni Bifosfonati Ranelato di Sr Calcitonina Anabolizzanti Fluoruri PTH Nutrizione e Osso

27 Nutrizione e Osso Principali nutrienti favorenti la massa ossea: Calcio, fosforo, vitamina D sono essenziali per la normale struttura e funzione dell osso Altri micronutrienti come magnesio, vitamina A, ferro, fluoro(ilich and Kerstetter, 2000; Nieves, 2005) Molecole di origine vegetale, non nutrienti, come i fitoestrogeni sono ancora da confemare Minerali Maggiori Calcio Fosforo Magnesio Sodio Potassio Cloro In tracce Ferro Iodio Fluoro Zinco Rame Manganese Cobalto Selenio Cromo

28 Calcio degli alimenti Calcio L Institute of Medicine raccomanda intake di calcio e vitamina D Adeguati AIs; Sono stati quantificati i fabbisogni medi di calcio e vit D durante le fasi della vita Calcio: preadolescenza-adolescenza 1300 mg/die Donne giovani mg/die Postmenopausa 1500 mg/die Vitamina D: UI FABBISOGNO GIORNALIERO DI CALCIO Neonati Bambini Adolescenza Gravidanza Allattamento Pre-menopausa Post-menopausa/senilità mg mg mg 1500 mg 2000 mg mg 1500 mg

29 Nutrizione e Calcio Generalmente l assunzione di calcio nella popolazione non corrisponde all AIs specie nelle donne e bambini (NHANES 2007) Il I step è aumentare l intake con alimenti ricchi in calcio con il vantaggio di apportare altri nutrienti Se non si raggiungono livelli adeguati, II step assumere i supplementi in base alle necessità per età Intake di Calcio Supplementi di calcio Gli studi sulla supplementazione hanno dimostrato l aumento della densità di massa ossea (BMD) vertebrale e totale La sospensione della supplementazione si associa al ritorno a valori basali del BMD (reversibilità ) Ne consegue che la supplementazione deve essere continuativa Non è noto se un periodo di supplementazione precoce (giovanile) possa prevenire l osteoporosi AIs e attività fisica prima dei 20 aa ha effetti protettivi

30 Biodisponibilità delle supplementazioni in Calcio Calcio citrato > carbonato Carbonato di calcio provoca costipazione (dividere le dosi nell arco della giornata, assumere liquidi e fibre) L eccessiva supplementazione riduce l assorbimento del ferro, zinco, magnesio Potenziali Rischi associati all eccessiva supplementazione di calcio Contaminazione dell osso con cadmio, mercurio, arsenico, piombo Litiasi renale Ipercalcemia o comparsa della sindrome milk alcali per intake >4000 mg/die ridotto assorbimento del ferro e altri oligoelementi Stitichezza

31 Cibi fortificati in calcio È un altra via per aumentare l assunzione di calcio Generalmente le bevande (succo d arancia) addizionate; apportano 300 mg di calcio /1 tazza Vitamina D Il deficit di vitamina D è frequente (vn 30 ng/ml; 74,8 nmol/l) l eccessiva assunzione provoca ipercalcemia e aumenta il rischio di calcificazioni dei tessuti molli e al rene Importante l esposizione ai raggi solari UV ma risulta insufficiente negli anziani (scarsità di cellule sintetizzanti) Variazioni stagionali (ridotta in inverno, popolazioni che vivono a nord, con associati aumenti del PTH e riassorbimento osseo)

32 % cambiament o Variazioni stagionali di 25- OH vitamina D (calcidiolo) e PTH PTH 0 Vit D -10 agos febbr ago s febbr Adapted from Rosen et al 1994 Vitamina D Dare calcio e vitamina D in anziani con PTH elevato (800UI/die) Negli anziani il basso intake dietetico di calcio e vit D e l invecchiamento cutaneo sono ritenute le principali cause dell aumentato rischio di frattura Attualmente è scarso consumo di pesce e latte

33 Fosforo Sali di fosfato presenti praticamente in ogni cibo, aggiunti nella processazione dei cibi Mangiando normalmente assumiamo mg/die (donne) 1400 mg/die (uomini) Rapporto calcio: fosforo è 1:1 per corretta una mineralizzazione Se eccesso di fosforo associato a deficit calcio viene stimolato il PTH che provoca perdita ossea Proteine Generalmente si considera che abbiano un effetto anabolico sull osso Diete ipoproteiche a lungo termine riducono l albumina, il calcio e IGF-1 aumentano la vulnerabilità alle fratture Per contro, anche effetti catabolici delle proteine: generazione di acidi che hanno effetti deleteri sull osso

34 Magnesio Più del 50% del Magnesio corporeo si trova nell osso ma il suo ruolo è ancora poco chiarito Presente soprattutto nella parte fluida e minima quota nei cristalli, probabilmente presente solo sulla superficie ossea Funziona da cofattore enzimatico all interno delle cellule ossee e nelle altre cellule Assorbimento Assorbito intestino tenue Dipende dalle necessità corporee e dal introito di calcio Aumentato dalla vitamina D Escrezione renale, fecale, sudore, urina

35 Vitamina K - funzioni Indispensabile per la coagulazione K1 (filloquinone in vegetali) e K2 (menaquinone prodotta dai batteri nell intestino) Vitamina K- gli studi Oc viene utilizzata come marker di frattura, indicando un elevato turnover osseo anche se è un marker di formazione ossea Anziani hanno ridotti livelli di vit K, per scarsa assunzione di verdure In uno studio è stato dimostrato che la supplementazione di vit K in donne in postmenopausa ritarda la perdita di massa ossea (Braam et al, 2003)

36 Deficit Vitamina A Lesioni pelle ipercheratosiche, cecità notturna, xeroftalmia Intossicazione: se Retinolo >3000 micrgr/die teratogeno; Beta carotene aumenta il rischio di Ca polmone Minerali in tracce Esistono pochi studi sugli effetti sull osso Rame, fluoro, mangnese, zinco associati a calcio riducono meglio la perdita di BMD lombare che il calcio da solo (Nieves 2005)

37 Ferro Per la maturazione del collagene, gli aa prolina e lisina vengono idrossilati da un sistema enzimatico vitamina-c dipendente il cui cofattore catalitico è il ferro Utilizzato nella fosforilazione ossidativa mitocondriale degli OB e OC Manganese e Zinco Manganese: per la biosintesi dei mucopolisaccaridi della matrice ossea, cofattore nelle reazioni che generano energia Zinco: nella sintesi del collagene negli OB e per la sintesi della fosfatasi alcalina

38 Fibre L eccesso inibisce l assorbimento del calcio I vegetariani che assumono >50 g/die hanno < assorbimento di calcio negli onnivori Vegetali ricchi in Ossalati che legano il calcio Sodio L eccesso di sodio alimentare associato a scarso intake di calcio contribuisce alla comparsa di osteoporosi perché aumenta l escrezione renale del calcio Massey 2005

39 Bicarbonato di Potassio Lo scheletro è utilizzato come sistema tampone per mantenere il ph ematico costante, equilibrio acido-base; se la dieta è acidificante, vi è declino della massa ossea Bicarbonato migliora la BMD in postmenopausa, neutralizzando gli acidi (Tucker 2001; Sebastian 2005) Fitoestrogeni Azioni estrogeno-simili, legano i recettori degli ER alfa e beta. Origine vegetale, nella soia, legumi (isoflavoni,sono glicosidi) Classificazione: Lignami e cartemi Genisteina e Daizeina gli isoflavonoidi con effetti biologici Più potente la genisteina (integratori) Alcuni studi indicherebbero effetti sulla massa ossea, ma controverso Riducono le vampate e sindrome climaterica Effetti protettivi cardiovascolari e sul metabolismo lipidico controverso

40 flavonoidi Nutrition Committee AHA 2006 rivisto 22 studi sui loro effetti sui lipidi non evidenziando effetti su HDL e trigliceridi, nè di protezione sul k mammario (Lichtenstein 2006) Sono antiossidanti, ricchi in fibre, questi la causa di effetti positivi Gli studi: Inibizione del riassorbimento dell osso in modelli animali femminili ovariectomizzati ma non hanno effetti se vi è normale status estrogenico (Anderson 2002) Effetti modesti sulla BMD in donne in peri-postmenopausa (Alekel 2000; Arjmandi 2003) Dieta vegetariana Le proteine animali favoriscono la calciuria e riduzione di BMD Polifenoli, antiossidanti della dieta vegetariana e elevati intake di potassio favorirebbero la BMD I vegetariani però hanno minore esposizione agli estrogeni (colesterolo vegetale è scarso); eccesso di fibre (fossalati) e cereali (fitati) riduce l assorbimento di calcio effetti deleteri

41 Peso corporeo e osteoporosi Il peso ha effetti sulla BMD Elevato BMI si associa ad elevata BMD Magrezza è fattore di rischio per osteoporosi Perdita di peso dopo diete associata aumento di fratture (Pluijm 2001; Fogelholm 2001) Causa: carico fa aumentare BMD? Causa ormonale? protezione del grasso durante cadute? Interazioni calcio-bisfosfonati Bisfosfonati efficaci nel trattamento OP Associati al calcio e vitamina D (1000mg/800UI) quotidianamente Se assunti contemporaneamente è ridotto l assorbimento del farmaco Assunzione differenziata, bisfosfonati a digiuno, lontano dai pasti Una formulazione è associata a vitamina D