Роль кортикальной кости и ее микроструктуры в прочности кости

Так как сущность патогенеза ОП состоит в дисбалансе процессов  костной резорбции и костеобразования, который вызывает изменения как количества, так и качества костной ткани, другой препарат, обладающий двойным механизмом действия – стронция ранелат (Бивалос), проявляя свою эффективность на клеточном уровне, нормализует баланс костного метаболизма, что приводит к улучшению геометрии кости, увеличению толщины кортикального слоя, улучшению структуры трабекулярной кости, формированию более качественной костной ткани и сохранению нормального процесса минерализации кости [37]. По сравнению с плацебо Бивалос повышает активность накопления минеральных веществ в кортикальной и губчатой кости [38].

При изучении влияния стронция ранелата на геометрию проксимального отдела бедра было установлено, что в области шейки бедренной кости в группе, принимавшей препарат, по сравнению с контролем статистически значимо увеличились следующие показатели проведенного структурного анализа: толщина кортикального слоя на 5,2±9,8% (против -3,6±7,9%; p<0,001), площадь поперечного сечения на 5,8±9,1% (против -3,2±7,2%; p<0,001) и осевой момент сопротивления на 8,6±14,3% (против -2,3±11,6%; p<0,001). Аналогичные изменения наблюдались в межвертельной области и проксимальном диафизе. В дополнение надо отметить, что различия по толщине кортикального слоя и площади поперечного сечения оставались статистически достоверными и после поправки на изменения МПК.

В ходе различных исследований, как было указано ранее, изучалось  влияние антирезорбтивной, анаболической терапии и терапии стронция ранелатом на качество и прочность кортикальной кости без оценки эффективности этих препаратов между собой. Поэтому было проведено прямое двойное слепое исследование алендроната и стронция ранелата, в ходе которого показано, что терапия стронция ранелатом приводит к более выраженному улучшению показателей микроархитектуры кости по сравнению с алендронатом, которые оценивались при помощи компьютерной томографии высокого разрешения. Так, в группе стронция ранелата было получено увеличение толщины кортикального слоя на 5,3% (p<0,001), увеличение трабекулярной плотности на +2,1% (p<0,002), в то время как в группе алендроната достоверной динамики не установлено (+1,3%, p=0,034; +0,6%, p=0,645 соответственно). По результатам промежуточного анализа, через год была выявлена достоверная разница в действии этих препаратов на структуру костной ткани для толщины кортикального слоя (p=0,045) и трабекулярной плотности (p=0,034) [39].

Таким образом, планируя лечение  пациента с ОП или с высоким риском перелома, необходимо учитывать влияние препарата не только на МПК, а в первую очередь на качество кости, особенно его эффективность в отношении прочности кортикальной кости, что особенно важно для шейки бедренной кости, где на ее долю приходится 75%.

 

Литература

1. De Laet CE, van Hout BA, Burger H et al. Bone density and risk of hip fracture in men and women:cross sectional analysis. BMJ 1997; 315: 221–5.

2. Augat P, Schorlemmer S. The role of cortical bone and its microstructure in bone strength. Age and ageing 2006; 35–S2: 27–31.

3. Augat P, Reeb H, Claes L. Prediction of fracture load at different skeletal sites by geometrical properties of the cortical shell. J Bone Miner Res 1996; 11: 1356–63.

4. Genent HK, Engelke K, Fuerst T et al. Noninvasive assessment of bone mineral and structure: stste of the art. J Bone Miner Res 1996; 11: 707–30.

5. Haapasalo H, Kannus P, Sievanen H et al. Development of mass, density, and estimated mechanical characteristics of bones in Caucasian females. J Bone Miner Res 1996; 11: 1751–60.

6. Ferretti JL, Capozza RF, Zanchetta JR. Mechanical validation of a Tomographic (pQCT) index for noninvasive estimation of bending strength of rat femurs. Bone 1995; 16 (Suppl.): 2095.

7. Lang TF, Keyak JH, Heitz MW et al. Volumetric quantitative computed tomography of proximal femur: precision and relation to bone strength. Bone 1997; 21: 101–8.

8. Keyak JH, Falkinstein Y. Comparison of situ and in vitro CT scan-based finite element model predictions of proximal femoral fracture load. Med Eng Phys 2003; 25: 781–87.

9. Augat P, Reeb H, Claes L. Prediction of fracture load at different skeletal sites by geometrical properties of cortical shell. J Bone Miner Res 1996; 11: 1356–63.

10. Lochmuller EM, Groll O, Kuhn V, Eckstein F. Mechanical strength of proximal femur as predicted from geometric and densitometric bone properties at the lower limb versus the distal radius. Bone 2002; 30: 207–16.

11. Kaptoge S, Beck TJ, Reeve J et al. Prediction of incident hip fracture risk by femur geometry variables measured by hip structural analysis in the study of osteoporotic fractures. J Bone Miner Res 2008; 23: 1892–904.

12. Gnudi S, Ripamonti C, Lisi L et al. Proximal femur geometry to detect and distinguish femoral neck fractures from trochanteric fractures in postmenopausal women. Osteoporosis Int 202; 13: 69–73.

13. Crabtree N, Loveridge N, Parker M et al. Intracapsular hip fracture and the region-specific loss of cortical bone: analysis by peripheral quantitative computed tomography. J Bone Miner Res 2001; 16: 1318–28.

14. Martin RB, Atkinson PJ. Age and sex-related changes in the structure and strength of the human femoral shaft. J Biomech 1977; 10: 223–32.

15. Bouxsein ML, Myburgh KH, van der Meulen MC et al. Age-related differences in cross-sectional geometry of the forearm bones in healthy women. Calcif Tissue Int 1994; 54: 113–8.

16. Zioupos P, Currey JD. Changes in the stiffness, strength, and toughness of human cortical bone with age. Bone 1998; 22: 57–66.

17. Martin B. Aging and strength of bone structural material. Calcif Tissue Int 1993; 53 (Suppl. 1): S34–9: discussion S39–40.

18. Boskey A. Bone mineral crystal size. Osteoporosis Int 2003; 14 (Suppl. 5): 16–21.

19. Zioupos P, Currey JD, Hamer AJ. The role of collagen in declining mechanical properties of aging human cortical bone. J Bone Miner Res 1999; 45: 108–16.

20. Ruegsegger P, Durand E, Dambacher MA. Localization of regional forearm bone loss from high resolution computed tomographic images. Osteoporos Int 1991; 1: 76–80.

21. Wachter NJ, Krischak GD, Mentzel M et al. Correlation of bone mineral density with strength and micro structural parameters of cortical bone in vitro. Bone 2002; 31: 90–5.

22. Andersen R, Wemer HJ, Schober H-C. Contribution of the cortical shell of vertebrae to mechanical behavior of the lumbar vertebrae with implications for predicting fracture risk. Br J Radiol 1998; 71: 759–65.

23. Ritzel H, Aiming M, Posi M et al. The thickness of human vertebral cortical bone and its changes in aging and osteoporosis: a histomorphometric analysis of the complete spinal column from thirty-seven autopsy specimens. J Bone Miner Res 1997; 12: 89–95.

24. Bell KL, Loveridge N, Power J et at. Stmcture of the femoral neck in hip fracture: cortical bone loss in the inferoanterior to superoposterior axis. J Bone Miner Res 1999; 14: III – 119.

25. Loveridgc N, Crabtree N, Rushton N et al. Intracapsular hip fracture: region specific loss of cortical but not cancellous bone throughout the distal half of the femoral neck. J Bone Miner Res 1999; 14 (Supрl. l): S201.

26. Zioupos P. Accumulation of in-vivo fatigue microdamage and its relation to biomechanical properties in ageing human cortical bone. J Microsc 2001; 201: 270–8.

27. Burr DB. Microdamage and bone strength. Osteoporosis Int 2003; Suppl. 5: 67–72.

28. Diab T, Condor KW, Burr DB, Vashishth D. Age-related change in the damage morphology of human cortical bone its role in bone fragility. Bone 2006; 38 (2): 427–31.

29. Guyatt GH, Cranney A, Griffith L et al. Summary meta-analyses of therapies for postmenopausal osteoporosis and relationship between bone density and fractures. Endocrinol Metab Clin North Am 2002; 31: 659–76.

30. Neer RM, Arnaud CD, Zanchetta JR et al. Effect parathyroid hormone (1–34) on fractures and bone mineral density in postmenopausal women with osteoporosis. N Eng J Med 2001; 344: 1434–41.

31. Cumming SR, Karpf DB, Harris F et al. Improvement in spine bone density and reduction in risk of vertebral fractures during treatment with antiresorptive drugs. Am J Med 2002; 112: 281–9.

32. Sarkar S, Mitlak BH, Wong M et al. Relationships between bone mineral density and incident vertebral fracture risk with raloxifene therapy. J Bone Miner Res 2002; 17: 1–10.

33. Bone strength: compact bone more important than trabccular structure. Lunar News 2000 (Winter); р. 19–20.

34. Schneider PP, Fischer M, Allolio B et al. Alendronatc increases bone density and bone strength at the distal radius in postmenopausal women. J Bone Miner Res 1999; 14 (8): 1387–93.

35. Seeman E, Delmas PD. Bone quality -the material and structural basis of bone strength and fragility. N Eng J Med 2006; 354: 2250–61.

36. Keaveny TM, Hoffmann PF, Singh M et al. Femoral bone strength and its relation to cortical and trabecular changes after treatment with PTH, alendronate, and their combination as assessed by finite element analysis of quantitative CTscans. J Bone Miner Res 2008; 23: 1974–82.

37. Fonseca JE. Rebalancing bone turnover in favour of formation with strontium ranelate: implications for bone strength. Reumatology 2008; 47: 17–9.

38. Farlay D, Boivin G, Panczer G et al. Long-term strontium ranelate administration in monkeys preserves characteristics of bone mineral crystals and degree of mineralization of bone. J Bone Miner Res 2005; 20: 1569–78.

39. Rizzoli R, Felsenberg D, Laroche M et al. Osteoporosis Int 2008. Abstract OC 37. IOF-WCO congress.

40. Ammann P, Badoud I, Barraud S et al. Strontium ranelate treatment improves trabecular and cortical intrinisic bone tissue quality, a determinant of bone strength. J Bone Miner Res 2007; 22: 1419–925.