T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ (DOKTORA TEZİ) POSTMENOPOZAL OSTEOPOROZLU KADINLARDA KEMİK MİNERAL YOĞUNLUĞU VE 25-OH-D3 ÜN

Transkript

1 T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ (DOKTORA TEZİ) POSTMENOPOZAL OSTEOPOROZLU KADINLARDA KEMİK MİNERAL YOĞUNLUĞU VE 25-OH-D3 ÜN OKSİDATİF STRES BELİRTEÇLERİ VE SERUM OMENTİN-1 DÜZEYLERİ İLE İLİŞKİSİ OKAN DİKKER DANIŞMAN PROF.DR. SELDAĞ BEKPINAR TIBBİ BİYOKİMYA ANABİLİM DALI BİYOKİMYA PROGRAMI İSTANBUL-2016

2

3

4 iv İTHAF Başarı yolunda bana destek olan Aileme ve Müberra Vardar hocama ithaf ediyorum.

5 v TEŞEKKÜR Tez dönemim boyunca bana yol gösteren, bilgi ve tecrübelerini benimle paylaşan tez danışmanı hocam sayın Prof. Dr. Seldağ BEKPINAR a, tezimin başlangıç sürecinde ve etik kurul aşamasında bana destek olan, bilgi ve tecrübelerini benimle paylaşan önceki tez danışmanı hocam sayın Prof. Dr. Gül ÖZDEMİRLER e, doktora ders ve tez sürecinde destek olan, bilgi ve tecrübelerinden faydalandığım Anabilim Dalı Eski Başkanımız hocam sayın Prof. Dr. Müjdat UYSAL a, eğitimim boyunca desteklerini her zaman yanımda hissettiğim Anabilim Dalı Başkanımız hocam sayın Prof. Dr. Necla TOKER e, doktoraya kabul sürecinde bana destek olan ve doktora sürecinde güler yüzü, bilgi ve tecrübeleriyle destek olan hocam sayın Prof. Dr. Figen GÜRDÖL e, katkılarıyla destek olan tez izleme komitesindeki hocalarım sayın Prof. Dr. Şule SEÇKİN ve sayın Prof. Dr. Uzay GÖRMÜŞ e, İstanbul Üniversitesi İstanbul Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalının diğer tüm öğretim üyelerine, tüm asistan arkadaşlarıma ve diğer çalışanlara teşekkürlerimi sunarım. Uzmanlık eğitimim, uzmanlık sürecim ve doktora sürecimde bilgi ve tecrübeleri ile büyük emekleri olan, doktora yapmamı destekleyen, her zaman danışabildiğim ve beni her zaman mesleğimle ilgili aktivitelerin içine katmaya çalışan Sağlık Bakanlığı İstanbul Okmeydanı Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıbbi Biyokimya Kliniği Eğitim Sorumlusu hocam sayın Uzm. Ecz. Müberra VARDAR a saygı ve şükranlarımı sunarım. Doktora sürecinde bana destek olan Sağlık Bakanlığı İstanbul Okmeydanı Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıbbi Biyokimya Kliniği çalışanlarına teşekkürlerimi sunarım. Tez çalışmamda bana yardımcı olan Sağlık Bakanlığı İstanbul Okmeydanı Eğitim ve Araştırma Hastanesi Fizik Tedavi ve Rehabilitasyon Kliniğinden sayın Uzm. Dr. Berrin HÜNER ve sayın Uzm. Dr. Sevgi ATAR a teşekkürlerimi sunarım. Tezimin istatistik bölümünde bana destek olan Giresun Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı öğretim üyesi Yrd. Doç. Murat Usta ya, Sağlık Bakanlığı İstanbul Okmeydanı Eğitim ve Araştırma Hastanesi dansitometri teknikeri sayın Durucan GÜLTEKİN e teşekkürlerimi sunarım. Ve benim her konuda yanımda olan aileme sonsuz teşekkür ederim. Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: 54991

6 vi İÇİNDEKİLER TEZ ONAYI... II BEYAN... III İTHAF... İV TEŞEKKÜR... V İÇİNDEKİLER VI TABLOLAR LİSTESİ..VIII ŞEKİLLER LİSTESİ... IX SEMBOLLER / KISALTMALAR LİSTESİ...X ÖZET.XII ABSTRACT.....XIII 1. GİRİŞ VE AMAÇ.1 2. GENEL BİLGİLER KEMİK DOKUSU KEMİK DOKUSU HÜCRELERİ KEMİK YAPIM VE YIKIMININ DÜZENLENMESİ DORUK KEMİK KÜTLESİ OSTEOPOROZ OSTEOPOROZUN TANIMI OSTEOPOROZUN SINIFLANDIRILMASI OSTEOPOROZDA EPİDEMİYOLOJİ OSTEOPOROZDA RİSK FAKTÖRLERİ OSTEOPOROZ PATOGENEZİ OSTEOPOROZDA KLİNİK OSTEOPOROZDA TANI YÖNTEMLERİ OSTEOPOROZDA BİYOKİMYASAL TANI YÖNTEMLERİ OSTEOPOROZDA GÖRÜNTÜLEME YÖNTEMLERİ RADYOLOJİK YÖNTEMLER DANSİTOMETRİK FOTON ABSORBSİYOMETRİ DİĞER GÖRÜNTÜLEME YÖNTEMLERİ KEMİK BİYOPSİSİ

7 vii OSTEOPOROZDA MEDİKAL TEDAVİ OMENTİN D3 VİTAMİNİ OKSİDATİF STRES VE ANTİOKSİDANLAR SERBEST RADİKALLER HİPERGLİSEMİ ARACILI REAKTİF OKSİJEN TÜRLERİNİN ÜRETİMİ LİPİT PEROKSİDASYONU PROTEİN OKSİDASYONU VE PROTEİN KARBOKSİLASYONU PROTEİN KARBONİL GRUPLARININ OLUŞUMU ANTİOKSİDAN SAVUNMA SİSTEMİ TOTAL ANTİOKSİDAN KAPASİTE GEREÇ VE YÖNTEM ÇALIŞMA PROTOKOLÜ MENOPOZ VE OSTEOPOROZ TANI KRİTERLERİ ÇALIŞMAYA DAHİL ETMEME KRİTERLERİ LABORATUVAR TESTLERİ OMENTİN-1 ÖLÇÜMÜ MALONDİALDEHİT ÖLÇÜMÜ PROTEİN KARBONİL ÖLÇÜMÜ TOTAL ANTİOKSİDAN KAPASİTE ÖLÇÜMÜ İSTATİSTİKSEL ANALİZ BULGULAR TARTIŞMA KAYNAKLAR FORMLAR ETİK KURUL KARARI ÖZGEÇMİŞ... 74

8 viii TABLOLAR LİSTESİ Tablo 1: Osteoporozu olan postmenopozal gruptaki hastaların demografik bilgileri ve kemik mineral yoğunluğu ölçüm sonuçları.. 37 Tablo 2: Osteoporozu olan postmenopozal gruptaki hastaların rutin laboratuvar sonuçları...38 Tablo 3: Osteoporozu olan postmenopozal gruptaki hastaların 25- hidroksivitamin D3, omentin-1, MDA, protein karbonil ve TAS düzeyleri Tablo 4: Osteoporozu olmayan postmenopozal gruptaki hastaların demografik bilgileri ve kemik mineral yoğunluğu ölçüm sonuçları..40 Tablo 5: Osteoporozu olmayan postmenopozal gruptaki hastaların rutin laboratuvar sonuçları...41 Tablo 6: Osteoporozu olmayan postmenopozal gruptaki hastaların 25- hidroksivitamin D3, omentin-1, MDA, protein karbonil ve TAS düzeyleri Tablo 7: Kontrol grubunun demografik bilgileri ve kemik mineral yoğunluğu ölçüm sonuçları Tablo 8: Kontrol grubunun rutin laboratuvar sonuçları...44 Tablo 9: Kontrol grubunun 25-hidroksivitamin D3, omentin-1, MDA, protein karbonil ve TAS düzeyleri...45 Tablo 10: Çalışma gruplarının demografik özellikleri 46 Tablo 11. Çalışma gruplarının biyokimyasal parametreleri 46 Tablo 12. Çalışma gruplarının kemik metabolizması ile ilişkili parametreleri..47 Tablo 13. Çalışma gruplarının omentin-1 düzeyleri ve oksidan-antioksidan dengesi ile ilişkili parametreleri.. 47 Tablo 14: Kontrol grubunda ve osteoporozu olan ve olmayan postmenopozal kadınlarda 25-hidroksivitamin D3 ve omentin-1 düzeyleri ile BMI ve kemik metabolizması ile ilgili parametrelerin korelasyonu...49 Tablo 15: Tüm gruplarda omentin-1 ile ilişkili değişkenlerin lineer regresyon analizi...50 Tablo 16: Kontrol grubu, postmenopozal non-osteoporoz grubu ve postmenopozal osteoporoz grubunda t-skor ve g/cm 2 ile omentin-1 ve 25- hidroksivitamin D3 arasında saptanan korelasyonlar...51

9 ix ŞEKİLLER LİSTESİ Şekil 1: Kemikteki yeniden yapılanma sürecinin fazları... 4 Şekil 2: Osteoklast matürasyonunda RANKL/RANK/OPG kompleksi...5 Şekil 3: D3 vitamininin yapısı ve karbon moleküllerinin numaralandırılması 21 Şekil 4: D3 vitamini metabolizması.23 Şekil 5: Serbest radikal hasarı sonucu MDA nın oluşumu..27 Şekil 6: Kontrol, postmenopozal osteoporozu olan ve olmayan gruplarda omentin-1 düzeyleri için box-plot çizimleri..48 Şekil 7: Kontrol, postmenopozal osteoporozu olan ve olmayan gruplarda 25- hidroksivitamin D3 düzeyleri için box-plot çizimleri.. 49

10 x SEMBOLLER / KISALTMALAR LİSTESİ ALP: Alkalen fosfataz ALT: Alanin amino transferaz AST: Aspartat amino transferaz ANOVA: Varyans analizi BMD: Kemik mineral yoğunluğu BMI: Vücut kütle indeksi Ca: Kalsiyum CV: Varyasyon katsayısı DNPH: Dinitrofenilhidrazin DEXA: Dual Enerji X-Ray Absorbsiyometrisi e - : Elektron ELİSA: Enzim bağlı immün ölçüm GSH: Glutatyon GSH-Px: Glutatyon peroksidaz GSSG: Oksitlenmiş glutatyon HDL: Yüksek dansiteli lipoprotein H2O: Su H2O2: Hidrojen peroksit IL: İnterlökin IGF-1: İnsülin benzeri büyüme faktörü-1 L: Lomber L. : Lipit radikali LC-MS/MS: Likit kromatografisi- tandem kütle spektrometrisi

11 xi LH: Çok doymamış yağ asidi LO2. : Lipit peroksit radikali LOOH: Lipit hidroperoksit MDA: Malondialdehit M-CSF: Makrofaj koloni stimüle edici faktör NOF: Ulusal osteopororoz vakfı O2: Oksijen molekülü O 2 : Süperoksit radikali OH. : Hidroksil radikali OH : Hidroksit iyonu OPG: Osteoprotegerin P: Fosfat PO: Postmenopozal Osteoporoz RANK: Reseptör aktivatör nükleer faktör kappa- β RANKL: Reseptör aktivatör nükleer faktör kappa- β ligandı PTH :Paratiroit hormon PK: Protein karbonil r: Korelasyon katsayısı ROS: Reaktif oksijen türleri SD: Standart sapma TAS: Total antioksidan kapasite TNF-α: Tümör nekroz edici faktör- α TGF-β: Transforme edici büyüme faktörü- β TSH: Tiroid stimülan hormon WHO: Dünya sağlık örgütü

12 xii ÖZET Dikker, O. Postmenopozal Osteoporozlu Kadınlarda Kemik Mineral Yoğunluğu ve 25- OH-D3 ün Oksidatif Stres Belirteçleri ve Serum Omentin-1 Düzeyleri ile İlişkisi. İstanbul Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Tıbbi Biyokimya ABD. Doktora Tezi. İstanbul Oksidatif stres ve D3 vitamini eksikliği osteoporoz için önemli risk faktörleridir. Omentin-1' in, osteoblast proliferasyonunu uyardığı, osteoklastları inhibe ettiği ve böylece kemik oluşumu ve resorbsiyonunun dinamik dengesinin korunmasında rol oynadığı gösterilmiştir. Çalışmamızda; postmenopozal osteoporozlu kadınlarda, kemik mineral yoğunluğunun ve 25-hidroksivitamin D3 düzeylerinin, oksidatif stres belirteçleri ve omentin-1 düzeyleri ile ilişkisinin incelenmesi amaçlandı. Osteoporozu olan ve olmayan postmenopozal kadınlarda; kemik mineral yoğunluğu (BMD), rutin laboratuvar testleri, 25-hidroksivitamin D3, omentin-1, malondialdehit (MDA), protein karbonil ve total antioksidan kapasite (TAS) düzeyleri ölçüldü ve kontrol grubunu oluşturan premenopozal kadınların değerleri ile karşılaştırıldı. Omentin-1 düzeyleri kontrol grubu ile kıyaslandığında yalnızca osteoporozu olan postmenopozlu kadınlarda yüksek bulundu. MDA düzeylerinin her iki postmenopozlu grupta azaldığı, protein karbonil düzeylerinin ise osteoporozu olmayan postmenopozlu grupta arttığı saptandı. TAS ve 25-hidroksivitamin D3 düzeyleri ise gruplar arası bir farklılık göstermedi. Çalışmamızda, postmenopozal osteoporozlu kadınlarda omentin-1 düzeylerini yüksek bulmamız; omentin-1 in postmenopozal osteoporozun patagonezinde rolü olduğunu, fizyolojik kompensasyon ve adaptasyon sonucu serumda arttığını düşündürmektedir. Bu yönüyle yüksek omentin-1 düzeyleri postmenopozal kadınlarda osteoporoz varlığını belirlemede yardımcı olabilir. Ancak, BMD ile arasında bir korelasyonun bulunmaması, omentin-1 in bir BMD göstergesi olarak kullanılamayacağını düşündürmektedir. Bu çalışmaya ait bulguların osteoporozun oluşum mekanizmasına, erken tanısına ve tedavisine yönelik araştırmalara ışık tutabileceği kanısındayız. Anahtar Kelimeler: Osteoporoz, Kemik Mineral Yoğunluğu, Omentin-1, 25- hidroksivitamin D3, Oksidatif Stres Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: 54991

13 xiii ABSTRACT Dikker, O. The relationship of bone mineral density and 25-OH-vitamin D3 with oxidative stress markers and omentin-1 levels in women with postmenopausal osteoporosis. Istanbul University Health Sciences Institute. Department of Medical Biochemistry. Doctoral Thesis. Istanbul Oxidative stress and vitamin D3 deficiency are important risk factors for osteoporosis. Omentin-1 has been shown to stimulate proliferation of osteoblasts and to inhibit osteoclasts, and thus preserving the dynamic balance of the bone formation and resorption. In our study; we investigated the relationship of bone mineral density (BMD) and 25-hydroxyvitamin D3 with oxidative stress markers and omentin-1 levels in women with postmenopausal osteoporosis. In postmenopausal women with and without osteoporosis and patients in control group; BMD, routine laboratory tests, 25- hydroxyvitamin D3, omentin-1, malondialdehyde (MDA), protein carbonyl and total antioxidant capacity (TAS) levels were compared. Omentin-1 levels of the women with postmenopausal osteoporosis were found higher than control group. We found that MDA levels decreased in both postmenopausal groups and protein carbonyl levels increased in postmenopausal group without osteoporosis.the levels of TAS and 25- hydroxyvitamin D3 did not show any differences between the groups. We thought that omentin-1 plays a role in the pathogenesis of postmenopausal osteoporosis and its increased for physiological compensation and adaptation in serum since omentin-1 levels were higher in women with postmenopausal osteoporosis in our study. In this aspects, high levels of omentin-1 may be helpful in determining the presence of osteoporosis in postmenopausal women. However, the absence of a correlation between omentin-1 and BMD suggests that omentin-1 can not be used as a BMD marker. We think that the findings of this study may contribute the mechanisms of formation, early detection and treatment research of osteoporosis. Key words: Osteoporosis, Bone Mineral Density, Omentin-1, 25-hydroxyvitamin D3, Oxidative Stress The present work was supported by the Research Fund of Istanbul University. Project No

14 1. GİRİŞ VE AMAÇ Kemik, osteoklast ve osteoblastların aktiviteleri ile sürekli ve koordineli bir şekilde yeniden yapılanma içinde olan bir organdır (1). Menopoz sonrası kadınlarda, östrojen düzeylerindeki azalma, kemik oluşumuna kıyasla kemik rezorbsiyonunun artmasına ve sonuç olarak kemik homeostazının bozulmasına yol açmaktadır (2, 3). Bu metabolik değişiklikler, progresif bir hastalık olan postmenopozal osteoporozun (PO) başlangıcında görülen değişikliklerdir. PO, kemik mineral yoğunluğunun azalmasına bağlı olarak kemiklerde kırılma eğiliminin arttığı bir hastalıktır (2, 3). Osteoporoza bağlı kırılmaların öngörülmesinde ve uygulanacak tedavi etkinliğinin anlaşılmasında kemik yapım ve yıkım göstergelerinin ölçülmesi önemlidir (4). PO tanısı Dünya Sağlık Örgütü (WHO) kriterlerine göre; kemik mineral yoğunluğunun, genç erişkine göre 2,5 standart sapma ya da daha düşük olmasıyla konulur (t skoru -2,5 ya da daha düşük) (5). Omentin-1, viseral yağ dokusundan sekrete olan 34 kda luk bir adipositokindir. Obez kişilerde azaldığı, kilo kaybı ile serum düzeylerinin arttığı gösterilmiştir (6, 7). Omentin-1' in yağ dokusunda eksprese olan leptin, adiponektin gibi diğer adipositokinler ile birlikte kemik metabolizmasının düzenlenmesinde önemli rol oynadığı bildirilmiştir (6). Omentin-1'in, osteoblast proliferasyonunu uyardığı, osteoklastları inhibe ettiği ve böylece kemik oluşumu ve resorbsiyonunun dinamik dengesinin korunmasında rol oynadığı gösterilmiştir (6, 8). Kemik mineral yoğunluğu (BMD) ile omentin-1 ilişkisinin araştırıldığı klinik çalışmalarda çelişkili sonuçlar elde edilmiştir. BMD nin düşük olduğu premenopozal (6) ve postmenopozal kadınlarda (9), ve anoreksia nevrozalı kızlarda (10) omentin-1 düzeylerinde bir artış gözlenmiştir. Buna karşın multiple sklerozlu hastalarda serum omentin-1 düzeylerinin BMD ile pozitif ilişkisi belirlenmiştir (11). Türk toplumunda, PO lu kadınlarda, omentin-1 düzeylerinin BMD ile ilişkisini araştıran bir çalışma bulunmamaktadır. Omentin-1 ile 25-hidroksivitamin D3 ün birlikte değerlendirildiği tek çalışma multiple sklerozlu hasta grubunda yapılmış ve kontrol grubuna kıyasla her iki parametrede de bir farklılık gösterilememiştir (11). Türkiye de PO lu kadınlarda, 25- hidroksivitamin D3 ile omentin-1 düzeylerini birlikte değerlendiren bir çalışma yoktur.

15 2 Östrojen eksikliğinin, PO a nasıl yol açtığı konusunun anlaşılmasında önemli gelişmeler sağlandığı halde bunun altında yatan mekanizmalar oldukça karmaşık ve çok yönlü görülmektedir (2). Üzerinde durulan en önemli mekanizmalardan biri oksidatif strestir (12, 13). Östrojen, bir hormon olmasının yanı sıra aynı zamanda bir antioksidan olarak kemik dokusunu oksidatif reaksiyonlara karşı korumaktadır (14). Gerçekten, in vitro ve in vivo çalışmalarda, östrojen düzeylerindeki azalmanın hücrede reaktif oksijen türleri (ROS)' nin birikimine, antioksidan savunma sisteminde baskılanmaya yol açtığı ve sonuçta osteoklastların aktivitesini ve kemik rezorbsiyonunu uyardığı gösterilmiştir (15-17). Bununla birlikte, insanlarda oksidatif stresin kemik homeostazı üzerine etkisi, klinik çalışmaların çelişkili bulguları nedeniyle yeterince açık değildir. PO lu hasta grubunda plazma glutatyon redüktaz aktivitesinde azalma, malondialdehit (MDA) düzeyinde artış belirlenmiş ve MDA daki artışın femoral BMD deki azalma ile ilişkili olduğu gösterilmiştir (18). Diğer bir çalışmada da kontrol grubuna kıyasla, PO grubunda total antioksidan kapasite (TAS) düzeyinde azalma, total peroksit düzeyinde artma, TAS ile BMD arasında zayıf negatif ilişki olduğu gösterilmiştir. Buna göre, artmış oksidatif stres ve düşük antioksidan düzeylerin, azalmış BMD yi desteklediği gösterilmiştir (19). Öte yandan, 25-hidroksivitamin D3 ün antioksidan etkili olduğu ve bu vitaminin plazma düzeylerinin oksidatif stres belirteçleri ile negatif korelasyon gösterdiği bildirilmiştir (20). Postmenopozal osteoporozun patogenezinde oksidatif stresi ve omentin-1 düzeylerini ve bu parametrelerin kemik mineral yoğunluğu ve 25-hidroksi vitamin D3 ile ilişkisini gösteren bir çalışma mevcut değildir. Çalışmamızda; postmenopozal osteoporozlu kadınlarda serum omentin-1 düzeylerinin kemik mineral yoğunluğu, 25-hidroksivitamin D3 ve oksidatif stres belirteçlerinin serum düzeyleri ile ilişkileri incelendi ve omentin-1 in bir kemik fonksiyon testi ve osteoporoz belirteci olarak kullanılıp kullanılamayacağı araştırıldı. Bu çalışmaya ait bulguların osteoporozun oluşum mekanizmasına, erken tanısına ve tedavisine yönelik araştırmalara ışık tutabileceği kanısındayız.

16 3 2. GENEL BİLGİLER 2.1. KEMİK DOKUSU Kemik, mineralize kollajen çatısı olan özelleşmiş, dinamik bir bağ dokusudur. Postürün ve bedensel hareketlerin sağlanması, beyin ve spinal kord gibi organların korunması, başta kalsiyum ve fosfor olmak üzere birçok mineral için depo görevi görmesi, kemik dokunun görevleridir. Ayrıca kemik doku, hematopoez ve immün sistem ile de ilgili fonksiyonlarda görev almaktadır. Kemiğin yeniden yapılanması (bone remodeling), kemik rezorbsiyonu ve kemik yapımı dönemlerinden oluşan dinamik bir süreçtir. Kemik doku, organik ve inorganik maddelerden oluşur. Ağırlığının %70 ini inorganik maddeler, %5-8 ini su, geri kalanını ise organik ve ekstrasellüler matriks oluştururur. Organik matriksin %98 gibi büyük bölümü tip 1 kollajen ve nonkollajenöz proteinlerden, %2 si ise kemik hücrelerinden meydana gelmiştir. Organik matriks kemiğin mekanik ve biyokimyasal olarak özelliklerinin belirleyicisidir. İnorganik kısmını başlıca, kalsiyum fosfattan oluşan hidroksiapatit kristalleri oluşturur (21) Kemik Dokusu Hücreleri Kemik dokusu hücreleri osteoblast, osteoklast ve osteositlerdir. Osteoblastlar kemik iliğinden köken alan, kemik yapılanması ve mineralizasyonundan sorumlu olan hücrelerdir. Aktif osteoblastlar kemik oluşumunu sağlarken, inaktif osteoblastlar kemik yüzeyini örten hücreleri meydana getirirler. Osteoblastlar, büyük çoğunluğu kollajenden meydana gelen kemik matriksini sentezlerler. Tip 1 kollajen, osteokalsin, kemik sialoproteini, osteopontin, proteoglikanlar, sitokinler, büyüme faktörleri ve alkalen fosfataz gibi matriks elemanları, osteoblastlar tarafından sentezlenir. Osteoblastlar kemik metabolizmasında rol alan mediatörler (parathormon, seks steroidleri, glukokortikoidler, 1,25-dihidroksivitamin D3, insülin benzeri büyüme faktörü) için reseptörlere sahip olduğundan kemik döngüsünde önemli rol oynarlar. Osteoklastlar hematopoetik sistemin monosit / makrofaj öncüllerinden köken alan hücrelerdir. Osteoklastlar tartarata dirençli asit fosfataz, kollajenaz ve katepsinleri gibi lizozomal

17 4 enzimlerden zengindir ve bu enzimler aracılığı ile kemik matriksini rezorbe ederler. Bu hücreler; integrinler, osteopontin, kemik sialoprotein, trombospondin, osteonektin ve tip 1 kollajen aracılığıyla kemik yüzeyine bağlanıp, kemik rezorpsiyonunda rol oynarlar (22). Osteositler ise mekanik uyarıları algılayarak kemikte yeniden yapılanmaya neden olmaktadır. Mekanik uyarı sonrası glukoz 6-fosfat dehidrojenaz, nitrik oksit, prostaglandinler ve insülin benzeri büyüme faktörü gibi kimyasal habercilerle osteositler aktifleşir. Osteositlerin uzantıları, matriksi katederek hücreler arası ilişkileri düzenlemektedirler Kemik Yapım ve Yıkımının Düzenlenmesi Kemik dokusu sürekli değişime uğrayan dinamik bir organdır. İskelet gelişimi tamamlandıktan sonra eski kemiğin yenisiyle periyodik olarak yer değiştirdiği bir süreç olan yeniden yapılanma (remodeling); rezorpsiyon ve onu takip eden formasyon süreçlerinden oluşur. Kemiklerde zaman içerisinde oluşan mikrokırıkların uzaklaştırılması ve mekanik ihtiyaçtaki değişimleri karşılamak için kemiğin yeniden yapılandırılması önemlidir (21). Ayrıca serum kalsiyum düzeylerini korumak için de önemlidir. Kemikteki yeniden yapılanma sürecinin fazları; istirahat, aktivasyon, rezorpsiyon, sürecin tersine dönüşü ve formasyon fazlarıdır. Şekil 1: Kemikteki Yeniden Yapılanma Sürecinin Fazları Erişkinde herhangi bir zamanda trabeküler kemiğin %80 i, kortikal kemiğin ise %95 i istirahat fazındadır. İstirahat fazında bulunan ve döşeyici hücrelerle kaplı kemik yüzeyinde, yeniden yapılanma aktivasyon fazıyla ile başlar. Hematopoetik kök hücrelerden türeyen osteoklastlar sorunlu kemik yüzeyine yapışmaktadırlar.

18 5 Rezorbsiyon için osteoklastların kemik yüzeyine bağlanması, osteopontin, kemik sialoprotein, trombospondin ve osteonektin aracılıgı ile olur. Daha sonra osteoklastlar 2-4 hafta sürecek yıkım sürecini başlatırlar ve kemik matriksinin yıkımı sonucu bir kavite oluşur. Yıkım sürecinin sonu ile yapım sürecinin başlamasından önceki ara döneme tersine dönüş fazı denir. Bu faz yaklaşık birkaç hafta sürmektedir. Yıkım fazının son döneminde kavitenin dibinde biriken mononükleer hücreler (monosit/makrofaj) kemik yüzeyi üzerindeki döküntüleri temizler. Meydana gelen tersine dönüş çizgisi üzerinde osteopontin birikir (22). Osteoblastlar için reseptör görevi gören osteopontin, kavitede osteoblastların birikmesine neden olur. Kemik yapım fazında yeni oluşmuş osteoid (kemik matriksi), daha sonra kalsiyum hidroksiapatit kristalleri ile mineralize olmaktadır. Bu süreçte D3 vitamini önemli rol oynar (23). Osteositler kemik matriksinde tutulan öncü osteoblastlardır. Kemik matriksi sentezlemez, mekanik sensör olarak fonksiyon gösterir. Osteositler kemikte bir zorlanma hissedildiğinde osteoblastlar ile haberleşir. Şekil 2: Osteoklast Matürasyonunda RANKL/RANK/OPG Kompleksi Osteoblast ve öncü osteoklastların hücre-hücre etkileşimi osteoklast matürasyonu için gereklidir. Bu etkileşimde işe karışan bazı proteinler tanımlanmıştır. Osteoblastların yüzeyinde bulunan RANKL ın (Nüklear faktör-kappa-b ligandının reseptör aktivatörü), osteoklastların yüzeyinde bulunan RANK (Nüklear faktör-kappa-b reseptör aktivatörü) ile etkileşimi osteoklastların fonksiyonel (matür) hale gelmesini tetikler. Osteoblastlarda sentezlenen diğer bir protein osteoprotegerin (OPG) dir. OPG;

19 6 RANKL ile bağlanan tuzak reseptör olarak fonksiyon gösterir. Böylece RANK- RANKL etkileşimini ve bu yolla osteoklast matürasyonunu engeller. Kemik mikroçevresinde OPG nin bulunması matür osteoklast sayısını ve dolayısıyla rezorbsiyon hızını limitler Doruk Kemik Kütlesi Kemiğin yapılanması, intrauterin hayatta başlar ve iskeletin çeşitli bölgelerinde değişik zamanlarda olgunluğa ulaşır. Kemik boyutlarında büyüme ve kemik mineral birikimi tamamlanıp, kemik stabil hale geldiğinde, kemik kütlesi maksimum düzeye ulaşmıştır. Bu kütle, doruk kemik kütlesi olarak adlandırılır. Doruk kemik kütlesi, normal büyüme sırasında kazanılacak en yüksek kemik kütlesi düzeyidir. Doruk kemik kütlesinin bilinmesi, gelişebilecek kemik kaybını ve kırık riskini tahmin etmek açısından önemlidir. Doruk kemik kütlesine erişme yaşı en erken 17-18, en geç 35 yaş olarak bilinir. Kadınlarda menopoz dönemiyle birlikte çok daha hızlı bir kemik kütle kaybı gerçekleşir. Menopoz öncesindeki kadınlarda yılda %0,25-1 oranında kayıp olurken perimenopozal-postmenopozal dönemdekilerde yılda %2-5, postmenopozal ilk 10 yıldaki kayıp ise yaklaşık %15 olarak gerçekleşir. Kemik kütlesindeki her %10 luk azalma, kırık riskini iki katına çıkarır (24). Doruk kemik kütlesini etkileyen faktörlerden en önemlisi genetik faktörlerdir. Doruk kemik kütlesinin kazanılmasında genetik faktörlerin yanı sıra D vitamini reseptörüne ait gen polimorfizmi de sorumludur (25). İnsülin benzeri büyüme faktörü-1 (IGF-1), osteoblastları uyararak kemik yapımını arttırır, epifiz plağında kondrosit proliferasyonunu ve farklılaşmasını oluşturarak kemikte longitüdinal (boyuna) bir büyüme sağlamaktadır. IGF-1 in eksikliği hem doruk kemik kütlesine erişimi hemde boy uzamasını engeller (26). Fiziksel aktivite, orta yaş grubundaki insanlarda, yaş ve menopoz ile ilişkili kemik kaybını azaltır, yaşlılarda düşme sıklığını azaltarak osteoporoza bağlı kırık ve diğer olumsuzlukların oluşumunu engeller. Ayrıca yağ dokusunda depolanan östrojenlerin de kemik yoğunlugunu arttırıcı etkisi vardır (27).

20 OSTEOPOROZ Osteoporozun Tanımı Osteoporozun uluslararası düzeyde kabul gören tanımı; kemik dokusunun mikro yapısının bozulması sonucunda kemik kırılganlığında ve kırık riskinde artış ile karakterize, sistemik bir iskelet hastalığı şeklindeydi. Ancak son yıllarda osteoporoz tanımında kemik kalitesi kavramı da kullanılmaktadır. Kemik yoğunluğu ve kemik kalitesi, kemik gücünü belirleyen en önemli değişkenlerdir. Osteoporoz, günümüzde kemik gücündeki azalma sonucunda kırıklara yatkınlığın arttığı bir iskelet sistemi hastalığı olarak tanımlanmaktadır (28) da Amsterdam da Dünya Osteoporoz Kongresi nde ulaşılan fikirbirliğine göre; Dual Enerji X-Ray Absorbsiyometresi (DEXA) kullanılarak elde edilen değerlere ve kırık varlığına göre osteoporoz tanımı yeniden düzenlenmiştir (29). Buna göre; 1- Genç erişkine göre kemik mineral yoğunluğunun ve kemik mineral içeriğinin 1 standart sapmanın (SD) altında olması Normal olarak, 2- BMD nin genç erişkine göre -1,0 ile -2,5 SD arasında olması Osteopeni olarak 3- BMD nin genç erişkine göre -2,5 SD dan fazla olması Osteoporoz olarak 4- BMD nin genç erişkine göre -2,5 SD dan fazla olması ve ek olarak bir veya daha fazla kırık bulunması ise Yerleşmiş Osteoporoz olarak tanımlanmıştır Osteoporozun Sınıflandırılması Osteoporozun farklı şekillerde sınıflandırılması yapılmıştır. Bunlar; A.Yaşa göre; 1- Juvenil Osteoporoz 2- Erişkin Osteoporoz 3- Senil Osteoporoz B. Lokalizasyona göre; 1- Genel Osteoporoz 2- Bölgesel Osteoporoz C. Tutulan kemik dokuya göre;

21 8 1- Trabekuler Osteoporoz 2- Kortikal Osteoporoz D. Etiyolojiye göre; 1- Primer Osteoporoz 2- Sekonder Osteoporoz E. Histolojik görünüme göre; 1- Hızlı döngülü (turnoverli) Osteoporoz 2- Yavaş döngülü (turnoverli) Osteoporoz Farklı sınıflandırma şekilleri bulunmakla birlikte yaygın olarak kullanılan sınıflama etiyolojiye ve lokalizasyona göre yapılan sınıflamalardır. Etyolojisine göre primer ve sekonder olarak sınıflandırılabilir. Etiyolojiye göre osteoporoz şu şekilde sınıflandırılır (29, 30); 1- Primer Osteoporoz: A. İdiyopatik osteoporoz a- Juvenil b- Adult B. İnvolüsyonel osteoporoz: Riggs ve Melton postmenopozal osteoporoz (tip 1) ve senil osteoporoz (tip 2) tanımlamalarını gündeme getirmişlerdir. Tip 1 ve Tip 2 osteoporoz kırık tipi, hormonal değişikler, etiyopatogenez ve bölgesel BMD değişikleri yönünden farklılıklar göstermektedir. Tip 1 osteoporoz; 50 ile 75 yaş arasındaki postmenopozal kadınlarda ortaya çıkar ve östrojen eksikliği ile karakterizedir. Kemik kaybı trabeküler kemikte kortikal kemiğe göre daha belirgindir ve menopoz sonrasında ilk 3-4 yılda daha fazla görülür. Postmenopozal kemik kaybı, başlıca artmış osteoklastik aktiviteden kaynaklanmaktadır. Kemik yapımı ve yıkımı arasındaki denge bozulmuştur. Bunun nedenleri ise düşük östrojen düzeyleri, osteoklastik aktiviteyi uyaran sitokin düzeylerinde artış ve osteoblast apoptozunda artıştır. En belirgin klinik bulgu ise küçük travmalar sonucunda oluşan vertebra ve distal radius kırıklarıdır. Tip 2 osteoporoz (senil osteoporoz) ise 75 yaşın üzerindeki kadın ve erkekleri eşit olarak etkiler. Trabeküler ve kortikal kemik kaybı birbirine eşittir. Kemik kaybından sorumlu iki mekanizma, sekonder hiperparatirodizm ve yaşa bağlı olarak görülen azalmış osteoblastik aktivitedir. Ayrıca genel hücresel yaşlanma, büyüme hormonu ve insulin-benzeri büyüme faktör düzeylerinde ve sitokinlere karşı oluşan

22 9 hücresel cevapta azalma tip 2 osteoporozun patofizyolojisinde rol oynar. Proksimal femur, proksimal tibia, pelvis ve vertebra kırıkları sık olarak görülür (31). 2- Sekonder Osteoporoz: Sekonder osteoporoz nedenleri şu şekilde sınıflandırılabilir (32); - Endokrin Hastalıklar: Diabetes Mellitus, Hipertiroidi, Hiperparatiroidi, Hipogonadizim, Over agenezisi, Cushing hastalığı - Gastrointestinal Sistem Hastalıkları: Subtotal gastrektomi, Malabsorbsiyon, Ağır malnütrisyon, Primer biliyer siroz, Kronik obstrüktif sarılık - Bağ dokusu hastalıkları: Romatoid artrit, Ehler Danlos Sendromu, Osteogenezis İmperfekta, Marfan Sendromu, Homosistinüri - Malign Hastalıklar: Multiple myelom, Lösemi, Lenfoma - İlaçlar: Heparin, Glukokortikoidler, Antikonvülsanlar, Metotreksat, Uzun süreli antiasit kullanımı - Diyet: Diyette kalsiyum azlığı, Artmış protein tüketimi - Diğer nedenler: Kronik böbrek hastalığı, Kronik obstrüktif akciğer hastalığı, Alkolizm, Skorbüt Öte yandan lokalizasyonuna göre yapılan sınıflandırmada; bölgesel osteoporoz kemiğin bir bölümü veya birçok kemiği tutabilir. Genellikle etkilenmiş kemikte mekanik stresin azalmasına neden olan klinik patoloji ile birlikte görülür. Kemiğin metabolik aktivitesi ya da kan akımındaki değişiklikler ve kemiğe binmiş olan yükün azalması bölgesel osteoporozun patofizyolojisinde rol oynayan etmenlerdir (33). Bölgesel osteoporoza yol açan nedenler şu şeklide sınıflandırılabilir; 1. Kırıklar 2. İmmobilizasyon 3. Kompleks bölgesel ağrı sendromu 4. İnflamatuvar ve enfeksiyöz artritler 5. Total kalça replasmanı 6. Kalçanın geçici osteoporozu 7. Kas paralizisi 8. Tümörler 9. Metabolik hastalıklar

23 Osteoporozda Epidemiyoloji Osteoporoz, dünyada en sık görülen metabolik kemik hastalığıdır. 80 yaşın üzeri kadınların %70 inde osteoporoz görülür. Osteoporoz ve osteoporoza bağlı oluşan kırıklar çok önemli bir halk sağlığı sorunu haline gelmiştir. Özellikle kalça ve omurga kırıkları, yaşam kalitesini azaltan sakatlıklara ve hatta ölüme yol açmaktadır. Hastalığın tek görünür bulgusu olduğu için epidemiyolojik çalışmalar daha çok kırıklar üzerinde yoğunlaşmıştır. Yaşlılarda görülen kırıkların %75 inin sebebini osteoporoz oluşturmaktadır. Günümüzde, ABD de her yıl osteoporoz nedeniyle meydana gelen 1,3 milyon kırıktan ini kalça kırıkları, ini ise omurga kırıkları oluşturmaktadır (34, 35). Osteoporoza bağlı vertebra kırığı oluşan kadınların yaklaşık %20 sinde 1 yıl içinde yeni bir vertebra kırığı oluşmaktadır. Her vertebra kırığı ise kalça kırığı riskini her 3 yıl içinde 4,5 kat arttırır (36). Osteoporotik kırıklarda, yüksek morbidite ve mortalite oranları ile en önemli sorunu oluşturan kalça kırıklarıdır. Kalça kırığı insidansı yaşla birlikte artmakta ve tüm kalça kırıklarının %80 i kadınlarda olmaktadır. Kalça kırıkları genellikle bir düşme sonucunda oluşur ve sıklığı kışın artmaktadır. Bunun nedeni ise kışın güneş ışınlarına daha az maruz kalma, D3 vitamini eksikliği ve soğukta nöromusküler koordinasyonun bozulmasıdır (35). Vertebra kırıkları ise çoğunlukla asemptomatik olduğu için kesin insidansı bilinmemektedir. ABD deki kadınlarda kalça kırığının 3 katı kadar vertebra kırığı saptanmıştır. Vertebra kırıklarının yalnızca üçte biri düşme nedeniyle olmaktadır. Genellikle ağırlık kaldırma gibi aşırı yüklenmenin sonucu oluşmakta ve tesadüfen tanı konulmaktadır (37) Osteoporozda Risk Faktörleri Osteoporoz ve osteoporotik kırıklar için risk faktörlerinin tanımlanması ile risk altındaki hastalar belirlenebilir ve başta kırıklar olmak üzere diğer komplikasyonlar önlenebilir. Risk faktörleri ya kemik mineral yoğunluğunda azalmaya sebep olarak ya da düşme olasılığını arttırarak kırık oluşumuna zemin oluştururlar. Önemli risk faktörleri genetik, sigara ve alkol kullanımı, durağan yaşam, beslenme, östrojen eksikliği ve travmalardır (38). Osteoporoza sebep olabilen hormonal faktörler arasında

24 11 geç menarş dönemi, erken menopoz oluşumu, 6 aydan daha uzun süreli amenore varlığı, kısa doğurganlık süresi ve ooferektomi sayılabilir. D3 vitamini ve kalsiyumun az miktarda, buna karşın protein ve kafeinin fazla miktarlarda tüketimi osteoporoz için önemli risk faktörleridir. Proteinden zengin besinler ve aşırı kahve tüketimi idrarla kalsiyum atılımını arttırmaktadır. İlerleyen yaşla birlikte bağırsaklardan kalsiyum emilimi ve böbreklerde aktif D3 vitamini oluşumu azalmaktadır. Büyüme döneminde alınan kalsiyum ile kemik mineral yoğunluğu ve kemik kütlesi arasında doğrudan ilişki vardır. Öte yandan yaşam şekli ve egzersiz de osteoporoz gelişiminde çok önemli rol oynamaktadırlar. Egzersiz nörömusküler koordinasyonu arttırıp, düşme riskini azaltarak kırık oluşmasını engeller (39). Osteoporozun patogenezine katkıda bulunan risk faktörleri şu şekilde sınıflandırılabilir (38); 1- Yaşlılık - İntestinal kalsiyum emiliminde azalma - Paratiroid hormonda yükselme - Kalsitoninde azalma - Kemik multisellüler ünitenin yaşlanması 2- Genetik ve ırk - Ailede osteoporotik kırık hikayesi - Düşük doruk kemik kütlesi - Beyaz ırk - Sarışın olma - Düşük vücut ağırlığı (< 58 kg) - Monozigot ikizlerde anne ve kızlarında uyumluluk 3- Hormonal - Kadın cinsiyet - Erken menopoz - Geç menarş - Nulliparite - Egzersize bağlı amenore 4- Beslenme - Düşük kalsiyum ve D3 vitamini alımı - Proteinden zengin diyet

25 12 5- Yaşam stili - Sedanter yaşam - Sigara ve alkol kullamını - Fazla kahve tüketimi - Güneş ışığına az maruz kalma 6- İmmobilizasyon Osteoporoz Patogenezi Osteoporoz patogenezinde; doruk kemik kütlesi, kemik yapım ve yıkım döngüsünün hızı ve kemiğin organik matriksindeki değişiklikler önemli rol oynar. Doruk kemik kütlesini esas olarak genetik belirler. Yine de yeterli kalsiyum alımı, normal pubertal gelişim ve fiziksel aktivite de doruk kemik kütlesinin diğer belirleyicileridir. Kemiğin yapım ve yıkım süreci, tüm yaşam sürecinde devam etmekte olup bir denge halindedir. Kemik metabolizmasında östrojen çok önemli etkilere sahiptir. Östrojen kemik turnoverini (remodeling) baskılar, osteoklast oluşumunu ve aktivitesini sınırlar (40). Östrojen eksikliğine bağlı olarak osteoklast aktivitesindeki artış ile birlikte osteoblast aktivitesindeki azalma, kemik kütlesinde azalmaya neden olmaktadır. Bu etkilerde monosit, makrofaj ve osteoblastlardan interlökin-1 (IL-1), IL- 6, M-CSF ve RANKL gibi proinflamatuvar sitokin ve faktörlerin salınımında östrojen eksikliğine bağlı artış önemli rol oynar. Bunlar osteoklast prekürsörlerinin proliferasyonunu veya osteoklastogenezisi stimüle ederler (41). Ayrıca östrojen eksikliği sonucu olgun osteoklastların aktivasyonu artmakta, apopitozu ise azalmaktadır (42). Östrojen eksikliğinin osteoprotegerin oluşumunda da azalmaya yol açtığı ileri sürülmüştür (43). Östrojen eksikliği benzer mekanizmalarla osteoblastogenezin azalmasına, osteoblastların ve osteositlerin ise yaşam sürelerinin azalmasına sebep olarak postmenopozal osteoporoz patogenezinde rol alırlar (44). RANKL; osteoprotegerin ligandı ya da osteoklast farklılaşma faktörü olarakta isimlendirilmektedir. RANKL, aynı zamanda osteoklastların farklılaşmasında en temel düzenleyici faktörlerden birisidir. RANKL, Tümör nekroz edici faktör (TNF) ailesinden olup, stromal fibroblastlar, osteoblastlar, T hücreleri ve tümör hücrelerinden salınmaktadır. RANKL sadece kemik yapım-yıkım sürecinde değil, postmenopozal osteoporoz, romatoid artrit, maligniteye bağlı kemik yıkımı gibi patolojik kemik

26 13 kaybının görüldügü hastalıklarda da önemli rol oynar. Osteoblastların RANKL salınımı IL-1β, IL-11, TNF-α ve prostoglandin-e2 gibi sitokinlerin yanısıra 1,25- dihidroksivitamin D3 ve PTH gibi hormonlar tarafından da stimüle edililir (45). TGF-β ise osteoblastların RANKL salınımını inhibe eder (46). RANK-RANKL etkileşimiyle birlikte, osteoklast prekürsör hücrelerinin matürasyonu başlamaktadır. RANKL, makrofaj koloni stimüle edici faktör (M-CSF) varlığında, preosteoklastlardaki reseptörü RANK a bağlanıp osteoklastların farklılaşmalarını ve aktivasyonunu uyarmakta, apoptozunu ise inhibe etmektedir (47). RANKL ın osteoklast aktivitesinde öneminin keşfedilmesi, yeni bir tedavi hedefi ortaya koymuştur. Yapılan çalışmalarla birlikte, spesifik anti-rankl antikoru olan denosumabın, kemik rezorpsiyonunu hızlı ve önemli oranda azalttığı belirtilmiştir. RANKL ın inhibisyonu osteoporoz ve diğer pek çok hastalıkda yeni bir tedavi seçeneği olarak kullanılabilmektedir (48) Osteoporozda Klinik Osteoporoz, kırık oluşuncaya kadar sessiz seyreden bir kemik hastalığıdır. Genellikle ağrısız bir şekilde seyreder, ancak ilerlemiş vakalarda sırt ağrısı, boy kısalması, spinal deformite ve kırıklar ortaya çıkar. Postmenopozal osteoporozda trabeküler kemik kaybı daha belirgin olduğu için vertebra, femur boynu ve distal radius kırıkları sık görülmektedir. Senil osteoporozda ise hem trabeküler hem de kortikal kemik kaybı olduğundan vertebra, kalça ve uzun kemik kırıkları daha ön planda görülmektedir (49). Kırıklar sponton olarak ya da ağırlık kaldırma, eğilme gibi günlük yaşam aktiviteleri sırasında oluşabilir. Vertebra kırıkları her zaman semptomatik olmayabilirler ve radyografilerde tesadüf olarak saptanabilirler (50). Hastalar akut ya da kronik sırt ve bel ağrısı şikayetleri ile başvurabilir (51). İleri osteoporotik hastalarda kostaların pelvise doğru dayanmasıyla torakoabdominal basınç artmakta, bu da hiatal herni ve hazımsızlık, reflü ve konstipasyon gibi nonspesifik gastrointestinal şikayetlere neden olmaktadır (52). Osteoporozun en ciddi komplikasyonu ise, mortalite ve morbidite oranı yüksek olan kalça kırıklarıdır (53).

27 Osteoporozda Tanı Yöntemleri Osteoporoz tanısında, tedavisinde ve takibinde, görüntüleme yöntemleri, biyokimyasal tetkikler ve kemik biyopsisi kullanılmaktadır Osteoporozda Biyokimyasal Tanı Yöntemleri Primer osteoporozlu hastalarda rutin olarak laboratuvar tetkikleri genellikle normal sınırlar içinde çıkmaktadır. Primer ve sekonder osteoporozun ayırıcı tanısında ise her hastada, eritrosit sedimentasyon hızı, tam kan sayımı, açlık kan şekeri, total alkalen fosfataz, kalsiyum, fosfor, karaciğer fonksiyon testleri, kreatinin, tam idrar tahlili yapılmalıdır. Bu testlerin yetersiz kaldığı durumlarda ise serum paratiroit hormon (PTH), 25-hidroksivitamin D3, gerektiğinde 1,25-dihidroksivitamin D3, tiroid stimülan hormon (TSH), serbest T4, serbest T3, lüteinizan hormon, folikül stimülan hormon, prolaktin, kortizol, 24 saatlik idrarda kalsiyum ve sodyum atılımı, plazma testosteron ve östradiol düzeyleri, Bence Jones proteinürisi ve serum protein elektroforezi mutlaka yapılmalıdır (54). Kemik yapım ve yıkımının biyokimyasal göstergeleri, osteoporoz tedavisinin etkinliği, kemik kaybının hızı ve hastada kırık riski hakkında bilgi verebilir. Kemik yapım göstergeleri, osteoblast gelişiminin farklı dönemlerinde aktif osteoblastlar tarafından sentezlenir. Total ALP ve kemiğe spesifik ALP, osteokalsin ve prokollajen tip I propeptidleri kemik yapım göstergeleridirler. ALP ın kemik (osteoblastik), karaciğer, böbrek ve plasenta kaynaklı izoenzimleri mevcuttur. Karaciğer fonksiyonları normal olan kişilerde total ALP nin yaklaşık %50 si kemik kaynaklıdır. Kemiğe spesifik ALP, osteoblastların membranında lokalize olup, osteoblast fonksiyonunu, kemik yapımını ve mineralizasyonunu gösterir. Postmenopozal dönemde, kemik döngüsündeki artışa bağlı, serum ALP normalin 2 katına kadar artabilir. Osteomalazi, Paget hastalığı, primer hiperparatiroidi ve kemik metastazlarında da ALP artmaktadır. Osteokalsin, osteoblastlar tarafından sentezlenen nonkollajenoz bir proteindir. Kemik döngüsünün arttığı durumlarda serumdaki seviyeleri artar. Ancak dolaşımdan çok çabuk yıkılıp, temizlenir ve yaşla, diürnal ritimle serum düzeyleri değişebilir.

28 15 Puberte, primer hiperparatiroidi, renal osteodistrofi ve kemik metastazlarında serum osteokalsin seviyeleri artmaktadır. Osteokalsin, osteoporozun tanısından daha çok, tedavinin etkinliğinin izlenmesinde kullanılır. Tip I kollajen kemik organik matriksin yaklaşık olarak %90 ını oluşturur. Kollajen sentezinde fibrillerin oluşmadığı dönemde, prokollajen peptidlerin C ve N terminalleri, yeni oluşmakta olan molekülden ayrılarak dolaşıma geçer. Bu peptidler karboksiterminal ve aminoterminal olarak adlandırılırlar ve yeni kollajen sentezinin bir göstergesi olarak kabul edilmektedirler. Son zamanlarda kemik yapımının takibinde Prokollajen tip-1 aminoterminal peptid, kemik ALP ve total ALP ile birlikte osteokalsin düzeylerinin ölçümleri önerilmektedir. Osteoklastik aktivite kollajen yıkım ürünlerinin ölçülmesiyle belirlenmektedir. Tartarat rezistan asit fosfataz, hidroksiprolin, tip I kollajen telopeptidleri, piridinolin ve deoksipiridinolin kemik yıkım göstergeleridirler. Asit fosfataz kemik, prostat, trombosit, eritrosit ve dalak gibi birçok dokuda bulunan lizozomal bir enzimdir. Plazma tartarat rezistan asit fosfataz düzeyi osteoklastik aktiviteyi yansıtmakta, ancak sensitivitesi ve spesifitesi düşük bir testtir. Kollajen dokuda bulunan ve aminoasit yapısında olan hidroksiprolin, kollajen yıkımıyla serbest hale gelmekte ve dolaşıma geçmektedir. %90 ı karaciğerde metabolize olup, %10 u ise idrarla atılır. Diyette hayvansal proteinlere ve akut enfeksiyonlara bağlı olarak idrar hidroksiprolin seviyeleri artar. Tip 1 kollajenin yıkımı sırasında kollajen çapraz bağlarının %40 ı piridinum çapraz bağları olarak salınır. Geriye kalan %60 ı, peptide bağlı şekildeki çapraz bağlar halindedir. Tip 1 kollajenin aminoterminal ve karboksiterminal peptid bölgelerinde iki adet çapraz bağ sentez bölgesi bulunur. Tip I kollajen telopeptidleri, kemik yıkımını gösteren en duyarlı testlerdir. Antirezorptif tedavi gören hastalarda idrar telopeptid seviyelerinde belirgin şekilde düşme gösterilmiştir. Piridinolin ve deoksipiridinolin; kemikteki tip 1 kollajenin yapısında bulunan çapraz bağları oluştururlar. Bunlar kollajenin dayanıklılığını sağlarlar. Piridinolin kemik ve kıkırdak kollajeninde, deoksipiridinolin ise sadece kemik kollajeninde mevcuttur. İdrardaki artmış seviyeleri artmış kemik rezorpsiyonunu gösterir. Özetle, biyokimyasal göstergeler, osteoporoz tanısında birincil öneme sahip olmasa da, özellikle tedavide kullanılan antirezorptif ajanların etkinliğini, kemik mineral yoğunluğundaki değişiklikleri, birkaç yıl beklemeden değerlendirme olanağı

29 16 verirler. Biyokimyasal göstergeler klinik ve kemik mineral yoğunluğu ile karar verilemeyen kırık riski hakkında bilgi verirler (55) Osteoporozda Görüntüleme Yöntemleri Radyolojik Yöntemler A. Standart Radyografi -Meunier indeksi -Spinal fraktur indeksi -Vertebral deformite indeksi -Kleerekoper indeksi -Vertebral korpus indeksi -Singh indeksi B. Radyometri C. Radyolojik Fotodansitometri D. Kantitatif Bilgisayarlı Tomografi E. Dijital Resim İşleme Dansitometrik Foton Absorbsiyometri A. Tek Foton Absorbsiyometri B. Dual Foton Absorbsiyometri C. Tek-enerji X-ray Absorbsiyometri D. Dual-enerji X-ray Absorbsiyometri (Dual-energy X-ray absorptiometry-dexa) Diğer Görüntüleme Yöntemleri A. Kantitatif Ultrasonografi B. Magnetik Rezonans Görüntüleme Standart olarak konvansiyonel röntgen grafileri ile osteopeni ancak kemik yoğunluğundaki azalma %30 un üzerinde olunca belirlenebilir. Bu sebepten osteoporozun erken tanısında kullanılması uygun değildir. Yerleşmiş osteoporoza ait

30 17 kırıkların tespit edilmesinde ve takibinde yararlı olabilir. Osteporozda torakal ve lumbosakral anteroposterior ve lateral grafileri ile pelvis anteroposterior grafileri rutin olarak çekilmelidir (52). Singh, Genant, Nielsen, Mc Closkey, Riggs, Vertebral korpus indeksi, Meunier ve spinal fraktur indeksleri kullanılmasıyla, kemik yoğunluğu ve vertebra kırıkları değerlendirilir (56-58). Dual Enerji X-Ray Absorbsiyometri, radyoizotop olarak X ışınlarını kullanan bir ölçüm tekniği olup, klinikte osteoporozun değerlendirilmesinde altın standart olarak kabul edilir. Tüm DEXA sistemlerinde X-ray kaynağı ve X-ray detektörü bulunmaktadır. DEXA ile vertebra, femur, ön kol ve tüm vücut kemik mineral yoğunluğu ölçümleri yapılabilmektedir. Omurgada standart olarak L1-L4 arası vertebralar ölçüm için seçilir. Femurda ise femur boynu, trokanter majus, intertrokanterik alan ve Wards üçgeni ayrı ayrı değerlendirilebilir. BMD yi gr/cm2 olarak ölçebilir. Skolyoz, dejeneratif değişiklikler ve aorta kalsifikasyonu BMD değerini artırarak osteoporozlu kişilerde yanlış pozitif sonuçlar verebilir (57, 59). Lomber omurga BMD ölçümleri tedavinin takibinde, proksimal femur BMD ölçümleri ise kırık riskinin belirlemesinde daha değerlidir. DEXA nın avantajları doğruluk oranının yüksek olması, kısa sürede ölçüm yapılması ve düşük doz X-ışını kullanılması olarak sayılabilir. Dezavantajları ise kortikal ve trabeküler kemik ayrımını yapamaması ve ileri yaştaki hastalarda dejeneratif değişikliklerin artmış prevalansı nedeniyle lomber omurga ölçümündeki zorluklar olarak sıralanabilir (57, 60). DEXA kullanılarak yapılan ölçümlerde BMD değerlendirilmesi Dünya Sağlık Örgütü kriterleri esas alınarak t skorlamasına göre yapılır. Ancak çocuklarda ve 65 yaş üzeri kişilerde BMD nin değerlendirilmesinde z skoru önemlidir. z skorunun 2,0 SD ın altında olduğu durumlarda, muhakkak sekonder osteoporoz nedenleri araştırılmalıdır (61). t skoru: Kemik kütlesinin genç erişkin referans populasyonunun ortalama doruk kemik kütlesi ile karşılaştırılmasının standart sapma olarak tanımlanmasıdır. Hastanın ölçülen BMD değeri Genç erişkin ortalama BMD değeri t skoru = Genç erişkin standart sapması

31 18 z skoru: Hastanın kemik kütlesinin yaş ve cinsiyete göre referans değer ile karşılaştırarak standart sapma olarak tanımlanmasıdır. Hastanın ölçülen BMD değeri - Aynı yaş grubunun ortalama BMD değeri z Skoru = Populasyonun standart sapması 1998 te National Osteoporosis Foundation (NOF) un önerisiyle; 65 yaş altında menopoz dışında bir veya daha fazla risk faktörü olan tüm postmenopozal kadınlara, 65 yaş üzerindeki tüm kadınlara, kırık ile başvuran postmenopozal kadınlara BMD yapılmalıdır. Kemik mineral yoğunluğu sonuçlarına göre, t skoru < -2,0 olan ve risk faktörü olmayan kadınlara, t skoru <-1,5 ve risk faktörleri olan postmenopozal kadınlara ve 70 yaş üzerinde ve multiple kırıkları olan kadınlara BMD ölçülmeksizin tedaviye başlanabilir (62). BMD ölçüm endikasyonları; 1. Östrojen eksikliği olan premenopozal kadınlar - Anoreksia/Bulumia - Prolaktinoma - Egzersiz amenoresi - Gonadotropin-releasing hormone analoğu ve Depo-provera tedavisi yaş üzeri tüm kadınlar 3. Malabsorpsiyon 4. İnflamatuvar barsak hastalığı 5. 3 aydan uzun sureli kortikosteroid kullanımı 6. Hipogonadizm 7. Nedeni açıklanmamış kırıklar 8. Primer hiperparatiroidi 9. Cerrahi menopoz 10. Tedavinin etkinliğini değerlendirmek veya daha fazla risk faktörü olan postmenopozal kadınlar (annede osteporotik kırık öyküsü varlığı, boyda 2,5 cm den fazla kısalma olması, kalsiyumdan fakir diyet,

32 19 kırık öyküsü varlığı, radyolojide osteopeni saptanması, alkol, sigara ve kahve tüketimidir). BMD ölçümünün kontraendikasyonları ise; 1. Gebelik 2. Nükleer tıp tetkikleri yapılması (izotop kullanımı) 3. İleri derecede skolyoz 4. Baryumlu tetkikler yapılmasıdır (61) Kemik Biyopsisi Transiliak kemik biyopsisi ile trabeküler kemiğin histomorfometrik incelemesi yapılabilmektedir. Kemik biyopsisi, özellikle kemik kalitesinin incelenmesi ve tedavide kullanılan ilaçların etkinliğinin ve uzun dönemdeki güvenirliliğinin değerlendirilmesinde kullanılabilecek en değerli yöntemdir. Osteoporozda tanı amacıyla kullanılmasında yeri yoktur (63) Osteoporozda Medikal Tedavi Genel olarak farmakolojik ajanlar ya kemik rezorpsiyonunu azaltarak kemik kütlesinde sekonder artma sağlarlar ya da anabolik etkilerle ve direk olarak kemik yapımını uyarırlar. Bu ilaçlar, ideal olarak kemiğin gücünü ve kalitesini arttırmalıdır (64). Tedavide kullanılan ilaçlar; - Antikatabolik anabolik ilaçlar: Estrojen fluorid, Paratiroid hormon, Bifosfonatlar, Growth hormon, Kalsitonin, IGF-1, Kalsiyum - Kompleks Etkili Pozitif ilaçlar: Vitamin D3 ve türevleri, Stronsiyum, Anabolik steroidler, İpriflavon, Tibalone Osteoporoz tedavisindeki amaç, kemik kütlesini ve kemiğin mikromimari yapısını geliştirerek kemiğin gücünü arttırmak ve vertebra ve periferik kırık riskini azaltmaktır. Antirezorptif tedavi ile osteoklastik aktivitenin inhibisyonuyla birlikte kemik döngüsü azalır ve BMD artar. Yeni vertebral ve/veya periferik kırık riski %20-50 oranında azalmaktadır (64). Bifosfonatlar, kalsiyum karbonat ın presipitasyonunu inhibe eden pirofosfat analogları ilaçlardır. Antirezortif etkilerini; progenitor hücrelerin matür osteoklastlara

33 20 dönüşmelerini engelleyerek ve erken apopitoz ile osteoklast sayısında düşmeye neden olarak ve osteoklast aktivitesini azaltarak gösterirler. Alendronat ve Risedronat postmenopozal dönemdeki osteoporotik kadınlarda omurga ve kalça BMD sini arttırırlar. Vertebra ve vertebra dışı kırıkların engellenmesinde etkilidir. Osteoporoz tedavisinde son yıllarda üzerinde çalışılmakta olan diğer bifosfonatlar ise İbandronat ve Zolendronat tır (64, 65). Kalsiyum ve D3 vitaminin birlikte uygulanması osteoporoz tedavisinin temelini oluşturur. Özellikle zayıf kişilerde koruyucu özelliktedirler. Yapılan çalışmalarda kalsiyum desteği ile kemik kaybında azalma ve kemik yoğunluğunda bir artış gösterilmiştir. D3 vitamini ise kemikte mineralizasyonu ve hücresel farklılaşmayı uyarır. Kalsitonin, osteoklast oluşumunu azaltarak kemik rezorpsiyonunu engeller. Subkutan enjeksiyon ve nazal sprey formları mevcuttur (63, 64, 66) OMENTİN-1 Omentin-1, 313 aminoasitten oluşan ve başlıca viseral adipoz dokuda (daha spesifik olarak viseral adipoz stromal vasküler hücrelerde) eksprese olan bir proteindir. İn vitro koşullarda, rekombinant omentin-1 in eklenmesi ile insülin aracılı glukoz alımınının hem subkutan, hem de omental adipositlerde arttığı gösterilmiştir. Omentin- 1 in bu etkisinde Akt/protein kinaz B yolağının rol oynadığı ileri sürülmüştür (67). Akt; bir serin / treonin protein kinazdır. Glukoz metabolizması, hücre çoğalması ve apoptoz gibi önemli hücresel olaylarda ikinci haberci olarak rol oynamaktadır. Omentin-1 Akt/protein kinaz B yi aktive ederek insülin sinyal iletisini güçlendirmekte, ve bu yolla adipositlere glikoz transportunu arttırmaktadır (67). Normal kilolu insanlara kıyasla, obez ve aşırı kilolu kişilerde serum omentin-1 düzeyleri daha düşük bulunmuştur. Obezlerde omentin-1 in gen ekspresyonu azalması bu sonuca neden olmaktadır. Omentin-1 in obezite ile ilişkili metabolik ve kardiyovasküler hastalıklarda olumlu etkileri belirlenmiştir. Kandaki omentin-1 düzeyleri adiponektin ve HDL ile pozitif ilişkili bulunurken BMI, bel çevresi, insülin direnci, trigliserit ve leptin düzeyleri ile negatif korelasyon göstermiştir. Ayrıca kadınlarda da erkeklerle göre daha yüksek serum omentin-1 düzeyleri saptanmıştır (68).

34 21 Omentin-1 in antiinflamatuvar etkili olduğu da gösterilmiştir. TNF-α ile uyarılan siklooksijenaz-2 nin ekspresyonunu baskıladığı ve bu etkisini AMPK/eNOS/NO yolağını inhibe ederek gösterdiği bildirilmiştir (69). Omentin-1; leptin, adiponektin gibi diğer adipositokinler ile birlikte kemik metabolizmasının düzenlenmesinde önemli rol oynar. Omentin-1' in, osteoblast sentezini uyardığı, osteoklastları baskıladığı ve bu yolla kemik oluşumu ve resorbsiyonunun dinamik dengesinin korunmasında önemli rol oynayabileceğinin öne sürülmesine karşın (6, 8), osteoporoz ile ilişkisine ait çalışmalar az sayıdadır. Bunun yanı sıra farklı hasta gruplarında, omentin-1 düzeylerinin, kemik mineral yoğunluğu ile ilişkisi araştırılmış ve çelişkili sonuçlar bulunmuştur (6, 9, 10, 11). Omentin-1 ile %83 oranında homoloji gösteren ve omentin-2 adı verilen bir molekül daha tanımlanmıştır. Ancak omentin-1 in dolaşımdaki major form olduğu bildirilmiştir (70) D3 VİTAMİNİ D3 vitamini klasik bir vitamin olmaktan çok, bir hormon olarak etkisini gösterir (71). D vitamini ailesi üyeleri siklopentanoperhidrofenantren halkasının türevleridir ve kimyasal yapıları steroidlere benzerdir (72). Ancak dört halkadan oluşmadıklarından gerçek anlamda steroid değillerdir (73, 74). Otuzdan fazla metaboliti bildirmekle birlikte çoğunluğu inaktif bileşiklerdir (75). Şekil 3: D3 Vitamininin Yapısı Ve Karbon Moleküllerinin Numaralandırılması

35 22 D3 vitamini; kemik, bağırsak, böbrek ve paratiroid bezi üzerine etki göstererek kalsiyum ve fosfor metabolizmasını düzenler (71). Yetersizliğinde, kalsiyum absorpsiyonundaki azalmadan dolayı kemiğin mineral içeriği azalır, çocuklarda raşitizme yol açar. Erişkinlerde, özellikle sık hamilelikler yaşamış, güneşten yeterince faydalanamayan kadınlarda vitamin eksikliği osteomalaziye neden olur. Yaşlılarda osteomalazinin önlenmesi ve tedavisinde D3 vitamini takviyesi fayda sağlamasına karşın osteoporoz tedavisinde etkisi belirsizdir. Sağlıklı kemik gelişiminin yanı sıra, pek çok kanser, otoimmun ve kardiyovasküler hastalığın ve infeksiyonun önlenmesinde vitaminin fayda sağladığı yapılan çalışmalarda gösterilmiştir (76). D3 vitamini diyetle alınabildiği gibi endojen olarak da sentezlenebilmektedir. Bitkisel kaynaklı ergokalsiferol (D2 vitamini) ve hayvansal kaynaklı kolekalsiferol (D3 vitamini) besinler ile vücuda alınabilmektedir. D3 vitamini en fazla balık, karaciğer ve yumurtanın sarısında bulunur. Besinler ile alınan D2 ve D3 vitaminleri şilomikron yapısında dolaşıma taşınır. Güneşle teması sınırlı olan kişilerde ekzojen sağlanım özellikle önemlidir. Endojen olarak D3 vitamini kolesterol sentezinde ara metabolit olan 7- dehidrokolesterolden güneşin ultraviyole-b ışıması ile dermis ve epidermisde oluşur (77). Deride sentezlenen ve diyetle alınan D2 ve D3 vitaminleri biyolojik olarak aktif formlar değildir. Dolaşımda D vitamini bağlayıcı protein ile bağlı şekilde karaciğere taşınır ve karaciğerdeki 25-hidroksilaz enzimi ile 25-hidroksivitamin D3 e ve takiben böbreklerde 1-α hidroksilaz enzimi ile aktif form olan 1,25-dihidroksivitamin D3 e (1,25-OH2 vitamin D3) dönüşür. Dolaşımda başlıca inaktif form olan 25-hidroksivitamin D3 bulunur. Bunun konsantrasyonu, aktif forma (1,25-OH2 vitamin D3) göre yaklaşık 1000 kat fazladır. Aktif vitamin D3, 24-hidroksilaz enziminin salınımını arttırır ve böylece 1,25-OH2 vitamin D3 inaktif formu olan 1,24,25-OH2 vitamin D3 e çevrilir ve safraya atılır (78). Serum fosfor ve kalsiyum düzeylerindeki azalma ve PTH, aktif D vitamini sentezini arttırmaktadır (79, 80). D3 vitamini etkisini hücre içi reseptörleri aracılığı ile sergiler. Başlıca fonksiyonu plazma kalsiyum düzeylerini normal sınırlarda sürdürmektir. Bunu 3 yolla başarır: 1) Bağırsaktan kalsiyum ve fosfor absorbsiyonunu arttırır. 2) Böbreğin distal tübüllerinde reabsorpsiyonunu uyararak kalsiyum atılımını azaltır. 3) Kemik kalsiyumunu mobilize eder. Bunların yanısıra 1,25-dihidroksivitamin D3 vitamini PTH sentez ve salınımını baskılar. Hücre çoğalması, farklılaşması, apoptoz ve anjiogenez ile ilişkili pek çok genin ekspresyonunu kontrol ettiği ileri sürülmüştür.

36 23 Aktif vitaminin immün sistemi de etkilediği, B lenfositlerden antikor oluşumunu ve T lenfositlerden interlökin oluşumunu baskıladığı bildirilmiştir (81-83). Şekil 4: D3 Vitamini Metabolizması Aktif form olan 1,25-dihidroksivitamin D3 tayini, vücut D vitamini durumunu göstermek için ideal ölçüm değildir. Çünkü yarı ömrü 4-6 saat kadar kısa olup, dolaşımdaki düzeyleri 25-hidroksivitamin D3 den 1000 kat daha düşüktür. Eğer hastada D3 vitamini yetersizliği var ise bağırsaktan kalsiyum emilimi azalmaktadır. İyonize kalsiyum düzeylerindeki azalma sonucu, sentez ve salınımı artan PTH (84, 85) böbrekte 1,25-OH2 vitamin D3 yapımını ve böbreklerden kalsiyum geri emilimi ve kemikten kalsiyum salınımı arttırmaktadır (84-87). Sonuç olarak hastada, D3 vitamini eksikliği olmasına karşın, PTH salınımının artışına bağlı olarak 1,25-OH2 vitamin D3 seviyeleri normal ya da artmış bulunabilir. Bu nedenle 25-hidroksivitamin D3 düzeylerinin ölçülmesi vitamin düzeyleri hakkında daha doğru bilgi verir. Çünkü 25-hidroksivitamin D3; yarı ömrü 2 ile 3 hafta arasında olan dolaşımdaki major formdur. Hem vitamin D3 alımını ve hem de endojen vitamin D3 yapımını gösterir (82). 25-hidroksivitamin D3 düzeyi; 20 ng/ml den düşük ise D3 vitamini eksikliği, 21 ile 29 ng/ml arasında ise D3