Potential predictive marker of treatment effectiveness in patients with osteopenic syndrome after surgical menopause

Cover Page
  • Authors: Zaydieva Y.Z.1, Kruchinina E.V.1, Gorenkova O.S.1, Polyakova E.Y.2, Kareva E.N.3, Kurguzova D.O.3, Kochina N.A.4, Krasnoshchok K.V.4, Serebrova S.Y.5
  • Affiliations:
    1. Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology
    2. Vladimirskiy Moscow Regional Research Clinical Institute
    3. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)
    4. Pirogov Russian National Research Medical University
    5. Scientific Center for Expertise of Medical Products
  • Issue: Vol 22, No 4 (2020)
  • Pages: 39-42
  • Section: ORIGINAL ARTICLE
  • URL: https://gynecology.orscience.ru/2079-5831/article/view/43870
  • DOI: https://doi.org/10.26442/20795696.2020.4.200188
  • Cite item

Abstract


Introduction. Patients with surgical menopause have a risk for osteopenic syndrome (OS). Menopausal hormone therapy (MHT) in combination with calcium and vitamin D promotes increase in bone mineral density (BMD). The expression level of vitamin D receptor in mononuclear fraction cells (MNFC) of blood can be considered as a predictive marker of effectiveness of OS therapy.

Aim. To search a molecular predictive marker of the effectiveness of OS treatment.

Materials and methods. The study included 100 women aged 40–55 years with a duration of surgical menopause from 12 months to 6 years. The criterion for including patients in the study was the absence of contraindications to the use of MHT. The subject of the study was the determination of BMD by dual-energy X-ray absorptiometry, polymerase chain reaction diagnostics of the level of expression of vitamin D genes, estradiol and progesterone receptors, determination of 25-OH vitamin D in the blood.

Results. Analysis of 12-month OS therapy effectiveness evaluated with a surrogate marker BMD. The increase in BMD up to 3–4% per year was treated as absence of negative dynamics, more than 4% per year as positive one. Significant effect of combination therapy compared with MHT on BMD in patients with surgical menopause with a low baseline level of BMD (due to hypovitaminosis D) is associated with the anti-inflammatory, bone-protective effect of vitamin D. In both groups of patients not responding; to the prescribed therapy we were able to conduct a comparative analysis of expression level of the target molecules in the MNFC before the start of treatment. The efficacy of MHT and combination therapy for BMD disorders is positively associated with the expression level of vitamin D receptors in MNFC before treatment. Therefore, the vitDR mRNA level is a potential predictive marker of the effectiveness of OS treatment. The expression levels of nuclear estradiol beta receptor and membrane receptor for progesterone in MNFC before treatment showed an upward trend in women responding to therapy.

Conclusion. The expression level of the vitamin D receptor in MNFC of blood is significantly lower in the group of women with no/insufficient effect on 12-month combined therapy. This indicator can be considered as a predictive marker of the effectiveness of OS therapy.


Full Text

Введение

В настоящее время существует ряд эффективных методов лечения остеопороза, которые повышают минеральную плотность костной ткани (МПКТ) и снижают риск переломов. Однако не существует четкого консенсуса относительно оптимального метода оценки ответа на лечение у отдельного пациента. Целью лечения остеопороза является предотвращение переломов после минимальной травмы, но это относительно редкие события и их нельзя полностью избежать с помощью доступных в настоящее время методов лечения. Альтернативные методы оценки ответа на лечение включают последовательное измерение МПКТ или биохимических маркеров обмена кости, но они являются суррогатными. Долю пациентов, которые не реагируют на лечение остеопороза, трудно определить количественно. Клинические испытания показывают продолжающуюся потерю костной массы у 15% женщин на фоне менопаузальной гормональной терапии (МГТ) или бисфосфонатов [1]. Отсутствие ответа на лечение, вероятно, чаще встречается в клинической практике, но может быть связано с недостаточным соблюдением рекомендаций по лечению. Другие потенциальные причины очевидной неспособности реагировать на лечение включают: низкое потребление кальция с пищей, недостаточность витамина D, качество лекарственного препарата [2] и индивидуальную чувствительность пациенток к терапии (плотность транспортеров и рецепторов-мишеней, ферментов метаболизма). Резервом повышения эффективности терапии/профилактики остеопороза, таким образом, является поиск маркеров прогноза эффективности препаратов среди перечисленных.

Цель исследования – поиск маркеров прогноза эффективности лечения остеопенического синдрома (ОС) у женщин после хирургической менопаузы среди мишеней лекарственной терапии – уровня экспрессии рецепторов стероидных гормонов и витамина D в мононуклеарах периферической крови.

Материалы и методы

В исследование включены 100 женщин с хирургической менопаузой, проживающих в Московской области, обратившихся и наблюдавшихся в отделении гинекологической эндокринологии ГБУЗ МО МОНИИАГ. Возраст обследованных пациенток колебался от 40 до 55 лет (48±1,2). Длительность хирургической менопаузы составила от 12 мес до 6 лет. Дополнительным критерием включения пациенток в исследование было отсутствие противопоказаний к применению МГТ. Критерии исключения: наличие болезней эндокринной системы (щитовидной железы, надпочечников), тяжелых экстрагенитальных заболеваний, способных вызвать развитие вторичного остеопороза; женщины, получавшие в предыдущие 6 мес МГТ; женщины, оперированные по поводу злокачественных опухолей любой локализации.

Всем женщинам произведено определение МПКТ методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (денситометр Hologic Discovery, США) в области поясничных позвонков, в трех точках проксимального отдела бедра (шейка бедра, трохантер, область Варда). Оценивали результаты по Т-критерию, который сравнивает результат МПКТ с пиковой массой (максимальной МПКТ, которую может накопить молодой здоровый индивид в идеальных условиях). После обследования пациенткам при необходимости назначали два варианта медикаментозного лечения. В 1-й группе (n=32) у 84% пациенток выявлен недостаток 25(ОН) витамина D (20,31±2,28 нг/мл) и у 6% – дефицит (9,7±0,3 нг/мл). Во 2-й группе (n=26) показатели были в норме (35,09±0,55 нг/мл). В зависимости от степени тяжести менопаузальных расстройств, кальций-фосфорных изменений и уровня витамина D пациенткам 1-й группы (гиповитаминоз) назначена МГТ в комбинации с препаратами кальция и витамином D и пациенткам 2-й группы – изолированно МГТ. Третью группу составили пациентки без ОС (n=42, контроль).

МГТ – преимущественно эстроген-гестагенные препараты (эстрадиол 1 мг, дидрогестерон 5 мг) подбирали индивидуально на основании клинических рекомендаций Минздрава России «Менопауза и климактерическое состояние у женщины» 2016 г. [3]. Пациентки 1-й группы дополнительно к МГТ получали препарат витамина D (колекальцеферол 1000 МЕ) и препарат кальция (кальция карбонат 1250 мг, колекальцеферол 400 МЕ 2 таблетки в сутки). Через 12 мес после старта терапии пациентки прошли повторное обследование. Эффективность терапии оценивали по данным МПКТ. По результатам анализа пациенток разделили на две группы: отвечающие на лечение (А) и не отвечающие на терапию (Б).

Перед началом лечения у пациенток забирали кровь и сразу выделяли мононуклеарную фракцию клеток (МНФК) по методу A. Boyum [4]. Выделение матричной РНК (мРНК) из МНФК проводили с помощью набора готовых реагентов «РИБО-преп» («АмплиСенс», Россия) согласно инструкции производителя. Образцы мРНК хранили до исследования в стабилизационном растворе в жидком азоте. Получение комплементарной ДНК на матрице мРНК проводили с помощью реакции обратной транскрипции с использованием комплекта реагентов РЕВЕРТА-L («АмплиСенс», Россия). Для полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) использовали набор готовых реактивов для ПЦР «Реакционная смесь 2,5x для проведения ПЦР-РВ в присутствии SYBR Green I» на приборе iCycler iQ5 real-time PCR (BioRad, Германия). В качестве контрольного гена использовали ген GAPDH. Последовательности праймеров искомых генов представлены в таблице.

 

Последовательности (5’-3’) праймеров рецепторов витамина D, эстрадиола, прогестерона и GAPDH для ПЦР

Vitamin D, estradiol, progesterone and GAPDH receptor (5’-3’) primers sequences for polymerase chain reaction

 

up

low

GAPDH

gaa-ggt-gaa-ggt-cgg-agt

gaa-gat-ggt-gat-ggg-att-tcc

VDR

gca-gag-tgt-gca-ggc-gat-tcg

tga-agc-tcg-tgt-tcc-ccg-caa-t

mER

agg-gac-aag-ctg-agg-ctg-ta

gtc-tac-acg-gca-ctg-ctg-aa

ERa

tgc-caa-gga-gac-tcg-cta-ct

ctg-gcg-ctt-gtg-ttt-caa-c

ERb

tca-gct-tgt-gac-ctc-tgt-gg

tgt-atg-acc-tgc-tgc-tgg-ac

mPR

tgc-cct-gct-gtg-tga-tct-ta

gat-agc-tga-ggc-tcc-tgg-at

PGRmC1

agg-tgt-tcg-atg-tga-cca-aag

atc-gta-ctc-atc-ctt-cag-tgc

PR-A

aaa-tca-ttg-cca-ggt-ttt-cg

tac-agc-atc-tgc-cca-ctg-ac

PR-B

gac-tga-gct-gaa-ggc-aaa-gg

cga-aac-tcc-agg-caa-ggt-gt

Примечание. GAPDH – глицеральдегидфосфатдегидрогенеза, mER – мембранный рецептор эстрадиола, mPR, PGRmC1 – мембранные рецепторы прогестерона, PR-A, PR-B – ядерные рецепторы прогестерона.

Note. GAPDH – glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, mER – membrane-associated estradiol receptor, mPR, PGRmC1 – membrane-associated progesterone receptors, PR-A, PR-B – nuclear progesterone receptors.

 

Для определения уровней экспрессии генов использовали формулы 0,5^(-∆Ct) – для выявления достоверных различий между группами данных. Результаты представлены в условных единицах (у.е.) = 100¥0,5^(-∆Ct), где ∆Ct = Ct (искомого гена) - Ct(GAPDH).

Все первичные экспериментальные данные обрабатывали с использованием программы GraphPadPrism 5.0. Анализ соответствия признака закону нормального распределения проводили с применением критерия Колмогорова–Смирнова. Сравнение независимых переменных в двух выборках осуществляли непараметрическим методом с применением критерия Манна–Уитни. Критерием значимости при статистических расчетах в данной работе являлось значение показателя вероятности ошибки (p) не более 5%, т.е. p≤0,05.

Результаты и обсуждение

Результаты анализа эффективности 12-месячной терапии ОС у пациенток с хирургической менопаузой оценивали по суррогатному маркеру – МПКТ (рис. 1). Прирост МПКТ до 3–4% в год расценивали как отсутствие отрицательной динамики, более 4% в год – положительная динамика. Частичный эффект – положительная динамика в одной из трех точек контроля (шейка бедра, трохантер, область Варда).

 

Рис. 1. Влияние варианта терапии на изменение МПКТ у пациенток с хирургической менопаузой.

 

Примечание. МГТ + Са – МГТ + препараты витамина D и кальция (1000 мг); положительная динамика – прирост МПКТ более 4% в первый год терапии, частичный эффект – положительная динамика в одной из трех точек контроля МПКТ (шейка бедра, трохантер, область Варда).

Note. MHT + Ca – vitamin D and calcium (1000 mg) MHT + drugs; positive dynamics is more than 4% increase in BMD for the first year of therapy, a partial effect is positive dynamics in one of the three points for BMD control (the femoral neck, Ward’s area, the trochanteric region).

 

Более выраженный эффект МГТ в сочетании с препаратами кальция и витамина D по сравнению с изолированной МГТ на МПКТ у пациенток с хирургической менопаузой (45% vs 0% пациенток с положительной динамикой МПКТ, p≤0,0001) может быть связан как с более низким исходным уровнем МПКТ (ОС на фоне гиповитаминоза D) у этих пациенток, так и с противовоспалительным и остеопротекторным эффектом витамина D. Из представленных данных видно, что даже адекватно подобранная терапевтическая схема эффективна только в 50% случаев, что совпадает с литературными данными [5–7].

Большое число не отвечающих на терапию пациенток в обеих группах позволило нам провести сравнительный анализ уровня экспрессии молекул-мишеней лекарственной терапии в МНФК до начала лечения (рис. 2).

 

Рис. 2. Уровень мРНК рецепторов стероидных гормонов, витамина D в МНФК и эффективность терапии.

 

Оказалось, что эффективность медикаментозной коррекции (изолированной МГТ и МГТ на фоне витамина D и препаратов кальция) нарушений МПКТ у пациенток с хирургической менопаузой положительно ассоциирована с уровнем экспрессии рецепторов витамина D (VDR) в мононуклеарах периферической крови (до начала лечения). Следовательно, уровень мРНК витамина D может служить потенциальным маркером прогноза эффективности традиционных схем лечения ОС у пациенток с хирургической менопаузой. Уровни экспрессии ядерного рецептора эстрадиола (ER)-b и мембранного рецептора прогестерона (PGRMC1) в МНФК пациенток до начала лечения продемонстрировали тенденцию к повышению у женщин, отвечающих на терапию. Увеличение выборки, вероятно, позволит достигнуть статистической достоверности, однако уже из представленных данных видно, что наибольшей информативной значимостью обладает именно экспрессия витамина D. Ранее были предприняты попытки поиска маркеров прогноза эффективности применения отдельных вариантов терапии остеопороза. В частности, для рекомбинантного паратгормона таким маркером оказалась гиперкальциурия [8]. Гиперкальциурия, которая часто встречается у пациентов с остеопорозом, позволяет предсказать не отвечающих на 6-месячное лечение рекомбинантным паратгормонам, и это помогает оптимизировать лечение конкретного пациента. Для традиционной схемы лечения менопаузального остеопороза (препараты МГТ, витамина D, кальция) таких молекулярных маркеров ранее предложено не было.

Следует отметить, что на фоне терапии обоих режимов МГТ произошла нормализация показателей кальций-фосфорного обмена, уровня паратгормона и витамина D. Таким образом, оба выбранных режима МГТ могут оказывать выраженный блокирующий эффект на костную резорбцию у женщин с хирургической менопаузой. МГТ переносилась пациентами хорошо, и после окончания периода наблюдения все женщины продолжили лечение, т.е. приемлемость терапии составила 100%.

Заключение

Уровень экспрессии VDR в МНФК крови пациенток с хирургической менопаузой и ОС достоверно ниже (р=0,023) в группе женщин с отсутствием/недостаточным эффектом на 12-месячной терапии препаратами МГТ в сочетании с препаратами кальция и витамина D. Так как этот показатель можно оценить до начала лечения МГТ, то его можно рассматривать как маркер прогноза эффективности классической терапии ОС. При отрицательном прогнозе целесообразно рассмотреть другие варианты антирезорбтивной терапии.

About the authors

Yansiiat Z. Zaydieva

Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology

Author for correspondence.
Email: 7726101@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-4911-719X

Russian Federation, Moscow

D. Sci. (Med.), Prof., Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology

Elena V. Kruchinina

Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology

Email: kruchinina.elena@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3628-0863

Russian Federation, Moscow

Cand. Sci. (Med.), Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology

Olga S. Gorenkova

Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology

Email: olga-gore@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4448-5877

Russian Federation, Moscow

Cand. Sci. (Med.), Moscow Regional Research Institute of Obstetrics and Gynecology

Elena Yu. Polyakova

Vladimirskiy Moscow Regional Research Clinical Institute

Email: polyakova_eu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1389-0271

Russian Federation, Moscow

Cand. Sci. (Med.), Vladimirskiy Moscow Regional Research Clinical Institute

Elena N. Kareva

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: elenakareva@mail.ru

Russian Federation, Moscow

D. Sci. (Med.), Prof., Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Daria O. Kurguzova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: kurguzova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1759-5592

Russian Federation, Moscow

Assistant, Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Natalya A. Kochina

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: natalyakochina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7748-0071

Russian Federation, Moscow

Senior Research Officer, Pirogov Russian National Research Medical University

Katherine V. Krasnoshchok

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: katherinekamagina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3538-1977

Russian Federation, Moscow

biochemist, Pirogov Russian National Research Medical University

Svetlana Yu. Serebrova

Scientific Center for Expertise of Medical Products

Email: svetaserebrova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7163-7119

Russian Federation, Moscow

D. Sci. (Med.), Prof., Scientific Center for Expertise of Medical Products

References

  1. Francis RM. Non-response to osteoporosis treatment. J Br Menopause Soc 2004; 10 (2): 76–80.
  2. Cesareo R, Falchetti A, Attanasio R et al. Hypovitaminosis D: Is It Time to Consider the Use of Calcifediol? Nutrients 2019; 11: 1016. doi: 10.3390/nu11051016
  3. Клинические рекомендации Российского общества акушеров-гинекологов, утвержденные информационным письмом Минздрава России от 02.10.2015 №15-4/10/2-5804 «Менопаузальная гормонотерапия и сохранение здоровья женщин в зрелом возрасте». М., 2015. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_320073/ [Klinicheskie rekomendatsii Rossiiskogo obshchestva akusherov-ginekologov, utverzhdennye informatsionnym pis’mom Minzdrava Rossii ot 02.10.2015 №15-4/10/2-5804 «Menopauzal’naia gormonoterapiia i sokhranenie zdorov’ia zhenshchin v zrelom vozraste». Moscow, 2015. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_320073/ (in Russian).]
  4. Boyum A. Separation of leukocytes from blood and bone marrow. Scand J Lab Investig 1968; 21 (97): 1–9.
  5. Cesareo R, Iozzino M, D’Onofrio L et al. Effectiveness and safety of calcium and vitamin D treatment for postmenopausal osteoporosis. Minerva Еndocrinol 2015; 40: 231–7. https://www.researchgate.net/publication/280327589
  6. Kerschan-Schindl K. Prevention and rehabilitation of osteoporosis. Wien Med Wochenschr 2016; 166 (1–2): 22–7. doi: 10.1007/s10354-015-0417-y
  7. Paschalisa EP, Gamsjaegera S, Hasslera N et al. Vitamin D and calcium supplementation for three years in postmenopausal osteoporosis significantly alters bone mineral and organic matrix quality. Bone 2017; 95: 41–6. doi: 10.1016/j.bone.2016.11.002
  8. Siddique N, Fallon N, Steen G et al. Treatment of osteoporosis with recombinant parathyroid hormone, utilisation of total body DXA to observe treatment effects on total body composition and factors determining response to therapy. Ir J Med Sci 2019; 188 (2): 505–15. doi: 10.1007/s11845-018-1875-1

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

Statistics

Views

Abstract - 10

PDF (Russian) - 0

Cited-By


PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies