Features of Bone Mineral Density, Calcium-Phosphorus Metabolism and Bone Remodeling in Patients with Systemic Lupus Erythematosus

Abstract

Systemic lupus erythematosus (SLE) is a complex autoimmune disease with variable clinical manifestations associated with multiple autoantibodies formation and deposition of immune complexes, and other immune processes. Despite significant advances in treatment, the disease remains disabling, in particular, due to increased bone fragility and low-energy fractures. The study of bone remodeling in patients with SLE should help to improve the therapy and quality of their treatment. The aim of the study. To investigate the features of bone mineral density, calcium-phosphorus metabolism and bone remodeling in patients with systemic lupus erythematosus. Materials and methods. The study involved 123 women with SLE aged 21-51 years. The comparison group (CG) consisted of 25 women without SLE in premenopausal status of the appropriate age. The control group included 25 practically healthy women. In order to study bone mineral density (BMD), dual-energy X-ray densitometry (DXA) of the lumbar spine was performed using a dual-energy X-ray absorptiometer. For the study of calcium-phosphorus metabolism (CPM), total calcium (Ca), ionized Ca, phosphorus (P) in blood and Ca, P, creatinine in daily urine, as well as parathyroid hormone (PTH) and 25-hydroxyvitamin D in serum were determined. Markers of bone remodeling (osteocalcin, procollagen type 1 amino-terminal propeptide (P1NP) and isomerized C-terminal telopeptide (β-crosslaps) in serum were measured. To achieve the stated goal, the first step included the determination of bone damage prevalence in patients with the diagnosed SLE; the second step was directed towards the characterization the particular bone condition in patients with SLE based on the results of BMD, CPM indices and markers of bone remodeling assessment. Results. According to the results of DXA of the lumbar spine, 88 (71.54 %) women of the SG and only 8 (32.00 %) women of the CG had a decrease in BMD (p < 0.001). According to the mean values, the studied CPM indices of the SG patients, CG and control group wemen exposed no significant differences. Similarly, no significant differences were detected in the mean values of urinary phosphorus and in between blood PTH values in SG, CG, and control. The level of 25-hydroxyvitamin D was significantly lower in SG (15.14 ± 0.80 ng/ml) than in CG (19.62 ± 0.46 ng/ ml) and control (22.38 ± 1.34 ng/ml) p < 0.05. The mean value of osteocalcin in woman with SLE was significantly lower than in CG and control (11.81 ± 0.49 ng/ml versus 18.61 ± 0.75 ng/ml and 19.28 ± 1.88, p < 0.001). No significant difference were detected in between the mean values of P1NP in SG, CG and control. The mean values of β-cross laps were significantly higher in patients with SLE (0.51 ± 0.02 ng/ml) compared to GC (0.26 ± 0.02 ng/ ml) and control (0.28 ± 0.02 ng/ml), p < 0.001. Conclusions. Bone mineral density, calcium-phosphorus metabolism and bone remodeling in patients with systemic lupus erythematosus have peculiarities as follows: a significant decrease in bone mass in 71.54 % of patients, namely 18, 70 % - grade I osteopenia, 21.14 % - grade II osteopenia, 14.63 % - grade III osteopenia; 17.07 % - osteoporosis, increased calcium excretion, vitamin D deficiency, decreased osteoblastic and enhansed osteoclastic functions.

Системний червоний вовчак (СЧВ) – системна хвороба сполучної тканини, що виникає внаслідок генетично зумовленої недосконалости імунорегуляторних процесів, що призводить до утворення безлічі антитіл до власних клітин і їхніх компонентів та виникнення імунокомплексного запалення, наслідком яко- го є ураження багатьох органів і систем. Попри значні досягнення у лікуванні, хвороба призводить до інвалідизації, зокрема через збільшення крихкости кісток і виникнення низькоенергетичних переломів. З’ясування особливостей ремолелювання кісток у хворих на СЧВ уможливить удосконалити діягностику й підвищити якість лікування. Мета. Дослідити особливости мінеральної щільности кісток, кальцієво-фосфорного обміну та кісткового ремоделювання у хворих на системний червоний вовчак. Матеріяли й методи. До клінічного дослідження у рандомізований спосіб із попередньою стратифікацією за наявності діягнозу СЧВ, жіночої статі й пременопаузального статусу віком від 21 до 51 року (середній вік 38,95 ± 0,79) залучили 123 хворих, які впродовж 2012–2018 рр. перебували на обстеженні та лікуванні у ревматологічному відділі Комунального неприбуткового підприємства Львівської обласної ради «Львівська обласна клінічна лікарня» (дослідна група (ДГ). Групу порівняння (ГП) склали 25 жінок без СЧВ у преме- нопаузальному статусі відповідного віку. До контрольної групи (КГ) увійшли 25 практично здорових жінок. З метою дослідити мінеральну щільність кісткової тканини (МЩКТ) проведено двоенергетичну рентге- нівську денситометрію (ДРА) поперекового відділу хребта. Досліджували кальцієво-фосфорний обмін (КФО), визначали показники загального кальцію (Са), йонізованого Са, фосфору (Р) у крови та Са, Р, креатиніну в добовій сечі, а також паратгормону (ПТГ) і 25-гідроксивітаміну D в сироватці крови. Щоб оцінити швидкість ремоделювання кісткової тканини, досліджували маркери формування кісткової тканини (остеокальцин, амінотермінальний пропептид проколагену І типу (procollagen type 1 amino-terminal propeptide – P1NP) та ізомеризований С-кінцевий телопептид (Carboxyterminal Cross-linking Telopeptide of Bone Collagen – (β-crosslaps) в сироватці крови. Для досягнення зазначеної мети з’ясовували поширеність ушкодження кісток у хворих на СЧВ, визнача- ли стан кісток у хворих на СЧВ за результатами оцінювання МЩКТ, показниками КФО, маркерів кістково- го ремоделювання. Результати. За результатами ДРА поперекового відділу хребта, у 88 (71,54 %) жінок ДГ і лише у 8 (32,00 %) жінок КГ є зниження МЩКТ (р < 0,001). За результатами ДРА, у поперековому відділі хребта у хворих на СЧВ жінок ДГ отримали середнє значення T-критерію (-1,29) ± 0,10, що достовірно менше, ніж у жінок ГП (-0,76) ± 0,23 (р < 0,05) і КГ (-0,5) ± 0,1 (р < 0,05). За середніми значеннями досліджувані показники КФО крови хворих ДГ, жінок ГП і КГ достовірно не відрізнялися. Також не було достовірної відмінности за се- редніми значеннями P сечі у ДГ, ГП і КГ. Проте вміст Са у сечі був більшим у хворих на СЧВ (5,25 ± 0,28 ммоль/24 год), ніж у ГП (3,76 ± 0,46 ммоль/24 год) і КГ (3,58 ± 0,76 ммоль/24 год), р < 0,05. Щодо маркерів регуляції мінерального обміну кісткової тканини, то на відміну від ПТГ, середні значення якого достовірно не відрізнялися між показниками у хворих жінок ДГ, ГП і здорових жінок КГ, вміст 25-гідроксивітаміну D був достовірно меншим у жінок, хворих на СЧВ (15,14 ± 0,80 нг/мл), ніж у ГП (19,62 ± 0,46 нг/мл) і КГ (22,38 ± 1,34), р < 0,05. Середнє значення остеокальцину у жінок було достовірно меншим, ніж у здорових (11,81 ± 0,49 нг/мл проти 18,61 ± 0,75 нг/мл і 19,28 ± 1,88, р < 0,001). Достовірної різниці між середніми значеннями P1NP у хворих жінок із ДГ і здорових із КГ не виявлено. Середнє значення β-crosslaps достовір- но більше у хворих на СЧВ жінок (0,51 ± 0,02 нг/мл), ніж у ГП (0,26 ± 0,02 нг/мл) та КГ (0,28 ± 0,02 нг/мл), р < 0,001. Висновки. Мінеральна щільність кісток, кальцієво-фосфорний обмін і кісткове ремоделювання у хворих на системний червоний вовчак мають певні особливости: достовірне зменшення маси кістки у 71,54 % хворих, а саме – у 18,70 % – остеопенія І, у 21,14 % – остеопенія ІІ, у 14,63 % – остеопенія ІІІ, у 17,07 % – остеопороз, збільшення екскреції кальцію, недостатности вітаміну D, послаблення остеобластної і посилення остеокластної функцій.