Il tessuto Osseo Cenni sulle malattie ossee fragilizzanti la terapia dietetica
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• 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.
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 Osso spongioso lamine che si intersecano (trabecole) in contatto con il Osso compatto midollo osseo (parte principale dello scheletro assile, colonna, testa Cavità midollare femorale, falangi). Sviluppo dell’osso • La costruzione della massa ossea inizia alla nascita ed ha un picco all’età di 20-30 • 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
Fattori che influenzano il normale metabolismo osseo • Fattori ereditari • Fattori endogeni • Fattori esogeni – Vitamina D – stimoli meccanici – ormoni sessuali – apporto di calcio (androgeni, estrogeni) – abitudini voluttuari – esposizione al sole – PHT, GH, – malattie Corticosteroidi – FARMACI – Calcitonina Metabolismo del calcio • Lo scheletro contiene il • Il calcio plasmatico è 90% del calcio corporeo presente in tre forme: (idrossiapatite) fissato - calcio non diffusibile alle fibrille di collagene (40%) della matrice proteica - calcio diffusibile non ossea. ionizzato (5-15%) - calcio ionizzato (48%)
ASSORBIMENTO ED ESCREZIONE DEL CALCIO Liquido Dieta extracell 1000 mg 500 mg 300 mg 900 mg 125 mg Ca++ 500 mg 125 mg Feci 825 mg mg 00 0 10. 9.825 mg 175 mg Urine Metabolismo del calcio REGOLAZIONE La calcemia è regolata da tre sostanze: Paratormone Vitamina D Calcitonina che agiscono su: • assorbimento intestinale, • escrezione urinaria • turnover osseo.
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
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
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
VARIAZIONI ARCHITETTURA VERTEBRALE CON L’ETA’ Azioni carico meccanico su rimodellamento osseo stimola il riassorbimento stimola la formazione FATTORI DI RISCHIO
Fr • Fattori genetici – 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;338:736-746 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)
F.r. • Stato mestruale – 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;338:736-746 F.r • Malattie Endocrine – iperparatiroidismo primario – tirotossicosi – Sindrome di Cushing – Sindrome di Addison • Malattie reumatologiche – artrite reumatoide – spondilite anchilosante N Engl J Med 1998;338:736-746
Fr • Malattie Ematologiche – 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;338:736-746 Osteoporosi - classificazione • Primitive – postmenopausale – senile (maschile) – idiopatica o Giovanile • Secondarie – endocrinologiche – ematologiche – gastroenterologiche – nefrologiche – reumatologiche – da farmaci
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 estrogeni gonadica monociti linfociti macrofagi IL-1 IL-2 TNF
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
Osteoporosi senile (eziopatogenesi) Funzione estrogeni gonadica sintesi di Sintesi vit.D Assorbimento di calcitonina (deficit 1-alfa-idrossilasi) calcio Quadro clinico Asintomatica Anche quando complicata da frattura SINTOMATOLOGIA non specifica
Esclusione cause secondarie Test di routine Test di secondo Livello • Emocromo completo • Calciuria • Calcio • Markers di rimodellamento • Fosforo • Cortisolo libero urinario • Creatinina • VES • Fosfatasi alcalina • PTH • 25-idrossivitamina D • Albumina • Elettroforesi proteine • Enzimi epatici • TSH 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)
DENSITA’ OSSEA VALUTAZIONE BMD (DENSITA’ MINERALE OSSEA) VANTAGGI LIMITI • E’ il metodo più accurato e • L’impatto della sua preciso per stimare la fragilità variazione sul rischio di scheletrica frattura non è bidirezionale • E’ il principale fattore • Manca l’uniformità e la predittivo del rischio di standardizzazione tra i frattura diversi test • Il suo incremento si correla • Non è la sola variabile che con la riduzione del rischio di determina il rischio di fratture frattura
BMD - Classificazione OMS - • Valori normali: densità ossea (T score) entro -1 DS • Osteopenia: densità ossea (T score) compresa tra -1 e - 2.5 DS • Osteoporosi: densità ossea (T score) > di - 2.5 DS • Osteoporosi conclamata: densità ossea (T score) > di - 2.5 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 • Colonna lombare •Test di scelta •In proiezione AP DXA • Femore • Alta accuratezza, della colonna prossimale precisione e risoluz artefatti da sclerosi • Total body •Misura tutti i siti degenerativa • Avambraccio • Breve durata di • Misurazione parte • Calcagno scansione, trabecolare + corticale • Falange •Bassa irradiazione • Bi-dimensionale •Diagnosi e monitoraggio QCT •Colonna lombare Consente la val solo Costoso •Avambraccio osso trabecolare Alta esposizione rx Tridimensionale Meno preciso dexa Sottostima densità SXA Falange Rapida, minore sito non diagnostico esposizione RX US Calcagno Basso costo valore predittivo Tibia Portatile controverso Falange Innocua
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 diagnostico- terapeutiche 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;338:736-746
COMPLICANZE Fratture vertebrali: - deformazione “ a cuneo” - Schiacciamento (riduzione della statura, aumento della cifosi dorsale con Altre fratture : turbe della - collo del femore funzionalità cardio- (anca) respiratoria) - 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
Rischio % di frattura per età 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 50- 55- 60- 65- 70- 75- 80- 85- 90+ 54 59 64 69 74 79 84 89 Kanis JA, et al Bone vertebr anca 2001;30:251 Proporzione fratture per età in donne svedesi 100% 80% 60% 40% 20% 0% 50-54 55-59 60-64 65-69 70-74 80-84 85+ vertebr anca avambr spalla altre Kanis JA, et al Bone 2001;30:251
PREVALENZA FRATTURE VERTEBRALI in donne x BMD (g/cm2) 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 1.30+ 1.20- 1.10- 1.00- 0.90- 0.80- 0.70- 0.60-
PREVALENZA FRATTURE VERTEBRALI in donne x ETA’ Riscontro clinico 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 60-69 70-79 80+ Center et al Lancet 1999;353:878 Rischio di frattura d’anca in sogg con frattura vertebrale 25 Osservata Attesa 20 Incidenza cumulativa (%) di frattura d’anca 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Anni dopo la frattura vertebrale Melton LJ III, et al. Osteoporos Int. 1999;10:214-221.
Incidenza annuale di nuova frattura vertebrale 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0 1 2+ N.ro precedenti fratture Lindsay et al JAMA 2001;285:320 PROGNOSI
MORTALITA (x 1000) x età 160 140 120 100 80 senza fratt 60 con fratt 40 20 0 60-69 0-79 80-89 età Rapporto mortalità: Femore 2.18 Vertebre 1.66 Center et al Lancet 1999;353:878 TERAPIA
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
Farmaci utilizzati nell’osteoporosi • Sali di calcio • Vitamina D • Estrogeni • Bifosfonati • Ranelato di Sr • Calcitonina • Anabolizzanti • Fluoruri • PTH Nutrizione e Osso
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 In tracce • Calcio Ferro • Fosforo Iodio • Magnesio Fluoro • Sodio Zinco • Potassio Rame • Cloro Manganese Cobalto Selenio Cromo
Calcio Calcio degli alimenti 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 1000-1200 mg/die Postmenopausa 1500 mg/die Vitamina D: 600-1000 UI FABBISOGNO GIORNALIERO DI CALCIO Neonati 400-600 mg Bambini 800-1200 mg Adolescenza 1000-1300 mg Gravidanza 1500 mg Allattamento 2000 mg Pre-menopausa 800-1000 mg Post-menopausa/senilità 1500 mg
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
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
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)
Variazioni stagionali di 25- OH vitamina D (calcidiolo) e PTH % cambiament o +3 0 +20 PTH 0 Vit D -10 agos febbr ago febbr s 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
Fosforo • Sali di fosfato presenti praticamente in ogni cibo, aggiunti nella processazione dei cibi • Mangiando normalmente assumiamo 1000-1200 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
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
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)
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)
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
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
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
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
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
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