LRRC17, katepsin-k, TRACP-5B ve bazı kemik yapım belirteçlerinin postmenopozal osteopeni ve osteoporoz tanısındaki rolü: Frax ile ilişkisi
Role of LRRC17, catepsin-K, TRACP-5B and some bone building markers in the diagnosis of postmenopozal osteopenia and osteoporosis: Relationship with frax
Yazar: HAKAN BOZAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİL İBRAHİM AKBAY ; DOÇ. DR. ZÜBEYİR HUYUT
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Biyobelirteçler = Biomarkers ; Kemik dansitesi = Bone density ; Postmenopoz = Postmenopause ; Postmenopozal osteoporoz =

Özet:
Giriş ve Amaç: Osteoporoz, düşük kemik mineral yoğunluğu ve kemik dokunun mikro-mimari yapısının bozulması sonucunda kemik gücünde azalma ve kırık riski artışı ile karakterize ilerleyici bir metabolik kemik hastalığıdır. Dünya genelinde yaklaşık 200 milyon kadını etkilediği bilinmektedir. Günümüzde, dual-enerji X-ışını absorbsiyometrisi (DXA) ile kemik mineral yoğunluğu (KMY) ölçümü, en yaygın kullanılan ve osteoporoz tanısında altın standart yöntem olarak kabul edilen yöntemdir. Ancak DXA'nın yüksek maliyet, daha uzun tarama süresi, az da olsa radyasyon içermesi, çekim tekniği ve cihaz kalibrasyonundan kaynaklanan hatalar, kolay bulunamaması ve taramayı yapacak uzman personele gerek duyulması gibi birtakım kısıtlamaları bulunmaktadır. Bu durum, osteoporoz tanı, tedavi ve yönetimi için alternatif bir tanı yöntemine ihtiyaç duyulmasını gerekli kılmaktadır. Yakın zamanlarda, hücresel kemik matriksi bileşenleri tanımlanarak, bu belirteçler kemik yapım ve yıkım belirteçleri olarak sınıflandırılmıştır. Kemik döngüsünü etkin bir şekilde gösteren biyobelirteçler, osteoporozun daha erken bir evrede değerlendirilmesinde faydalı bilgiler sunabilmektedir. Çalışmamızda kemik döngüsü belirteçlerinden P1NP, P1CP, Kemik-ALP, Osteokalsin, TRACP-5B, Katepsin-K ve yeni bir kemik döngüsü belirteci olabileceği değerlendirilen LRRC17'nin postmenopozal ostepeni-osteoporozda nasıl değiştiğini ve bu parametrelerin postmenopozal osteopeni-osteoporozu sağlıklı bireylerden ayırmada ve ayrıca osteopeni-osteoporozu birbirinden ayırmada DXA'ya alternatif tanı aracı olarak kullanılıp kullanılamayacağını ve kırık riski hesaplama aracı olan FRAX ile anlamlı bir ilişkisinin olup olmadığını değerlendirmektir.

Gereç ve Yöntem: Bu araştırmaya etik kurulu onayından sonra Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Dursun Odabaş Tıp Merkezi Ek Hizmet Binasındaki Fizik Tedavi ve Rehabilitasyon polikliniklerine başvuran çalışma kriterlerine uyan 90 gönüllü kadın çalışmaya dahil edilmiştir. Çalışmaya katılan gönüllüler KMY lomber (L1-4) T skorlarına göre kontrol grubu (20), osteopeni grubu (35) ve osteoporoz grubu (35) olmak üzere üç gruba ayrıldı. Çalışmaya dahil edilen kişilerden alınan kanlardan santrifüj sonrası elde edilen serum örnekleri, çalışmanın yapılacağı zamana kadar -80 °C'de muhafaza edildi. Bu serum örneklerinden çalışma günü LRRC17, Katepsin-K, TRACP-5B, Osteokalsin, P1NP, P1CP ve Kemik-ALP ELİSA yöntemi ile ölçüldü. Verilerin istatiksel analizinde SPSS (versiyon 26.0, SPSS Inc, Chicago) paket programı kullanıldı ve p ≤ 0.05 istatiksel olarak anlamlı kabul edildi.

Bulgular: Lomber ve Kalça T skorları osteoporoz ve osteopeni gruplarında kontrol grubuna göre, osteoporoz grubunda ise osteopeni grubuna göre daha düşük bulundu (p<0.001). OYMOKR ve OYKKR değerleri osteoporoz ve osteopeni gruplarında kontrol grubuna göre, osteoporoz grubunda ise osteopeni grubuna göre daha yüksek bulundu (p<0.001). Ayrıca, osteoporoz ve osteopeni gruplarında Osteokalsin ve Kemik-ALP değerleri kontrol grubuna göre, osteoporoz grubunda ise Osteokalsin osteopeni grubuna göre daha yüksek bulundu (p<0.001). TRACP-5B, LRRC17, P1CP ve P1NP değerleri, osteopeni ve osteoporoz gruplarında kontrol grubuna göre daha yüksek iken (p<0.001), osteopeni ve osteoporoz grupları arasında ise anlamlı bir fark bulunmadı (p>0.05). Osteopeni grubunda Kat-K düzeyleri kontrol grubuna göre daha yüksek iken (p=0.012), osteoporoz ve osteopeni grupları arasında anlamlı fark saptanmadı. Hastalığın (osteopeni ve osteoporoz) teşhisinde biyobelirteçlerin tanısal performansları değerlendirildiğinde TRACP-5B, LRRC17, P1NP, OK, Kemik-ALP, P1CP ve Kat-K biyobelirteçleri sırasıyla 0.98-0.97-0.96-0.95-0.93-0.74 ve 0.71 AUC değerleri ile hastaları sağlıklı gönüllülerden ayırt etmede başarılı parametreler oldu. Osteoporozu osteopeniden ayırmada biyobelirteçlerin tanısal performansları değerlendirildiğinde Kemik-ALP, OK, P1NP, LRRC17, TRACP-5B, P1CP ve Kat-K biyobelirteçlerinin sırasıyla 0.92-0.72-0.66-0.65-0.65-0.60 ve 0.56 AUC değerleri olduğu gözlendi. OYMOKR ile kemik döngüsü belirteçleri arasındaki ilişkisi incelendiğinde; OYMOKR ile TRACP-5B, Osteokalsin ve LRRC17 seviyeleri arasında pozitif yönde ve orta düzeyde (r değeri sırası ile 0.403- 0.471 ve 0.415) anlamlı bir korelasyonun olduğu tespit edildi. OYKRR riski ile kemik döngüsü belirteçleri arasındaki ilişkiler, OYKRR ile Osteokalsin ve LRRC17 seviyeleri arasında pozitif yönde ve orta düzeyde (r değeri sırası ile 0.493 ve 0.424) anlamlı bir korelasyonun olduğunu gösterdi. Ayrıca, çoklu regresyon analizi, Osteokalsin ve Katepsin-K'nın birlikte pozitif yönde OYMOKR'ne etki eden faktörlerden olduğunu gösterdi. Ek olarak regresyon analizi, bir birimlik Osteokalsin artışının OYMOKR değerini yaklaşık %20 ve bir birimlik Katepsin-K artışının ise OYMKOR değerini yaklaşık %37 artırdığını ortaya koydu. P1CP'nın ise yaklaşık bir birimlik artışının OYMOKR değerinde yaklaşık %2'lik azalmaya etki ettiği görüldü.

Tartışma ve Sonuç: Çalışmamız özellikle TRACP-5B, LRRC17 ve P1NP belirteçlerinin hastaları (osteopeni-osteoporoz) sağlıklı kontrollerden ayırmada çok iyi performansa sahip olduğunu gösterdi. Ayrıca Kemik-ALP, osteoporozu osteopeniden ayırmada çok iyi bir performans gösterdi. Özellikle sosyoekonomik düzeyi düşük olan ülkelerde ve DXA'ya erişimde sıkıntı olan yerlerde DXA'ya göre daha kullanışlı, daha ucuz, tekrarlanabilirliği daha kolay olması amacıyla, KDB'lerden özellikle TRACP-5B, LRRC-17, P1NP, Osteokalsin ve Kemik-ALP'nin tanıda DXA'ya alternatif olarak kullanılabileceğini öngörmekteyiz. Ancak bu parametrelerin hem tanıda hem de osteopeni ve osteoporozu birbirinden ayırmada DXA'nın yerine kesin olarak kullanılmasını öngörebilmek için, daha geniş hasta popülasyonlarında ve moleküler düzeyde çalışmaların da dahil olacağı detaylı çalışmalara ihtiyaç vardır.

Abstract:
Introduction and aim: Osteoporosis is a progressive metabolic bone disease characterized by decreased bone strength and increased fracture risk as a result of low bone mineral density and deterioration of the microarchitectural structure of bone tissue. It is known to affect approximately 200 million women worldwide. Today, bone mineral density (BMD) measurement with dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) is the most widely used method and is considered the gold standard method in the diagnosis of osteoporosis. However, DXA has some limitations, such as high cost, longer scanning time, a small amount of radiation, errors caused by the imaging technique and device calibration, not being easily found, and the need for expert personnel to perform the scanning. This situation necessitates the need for an alternative diagnostic method for osteoporosis diagnosis, treatment and management. Recently, cellular bone matrix components have been identified and these markers have been classified as bone formation and resorption markers. Biomarkers that effectively indicate bone turnover can provide useful information in evaluating osteoporosis at an earlier stage. Our study aims to investigate how bone turnover markers P1NP, P1CP, Bone-ALP, Osteocalcin, TRACP-5B, Cathepsin-K, as well as LRRC17, which is considered to be a new bone turnover marker, change in postmenopausal osteopenia-osteoporosis. Also, to determine whether these parameters can be used as an alternative diagnostic tool to DXA in differentiating postmenopausal osteopenia and osteoporosis from healthy individuals, and osteopenia-osteoporosis, and to evaluate whether there is a significant relationship with the fracture risk calculation tool FRAX.

Materials and Methods: After the approval of the ethics committee, 90 volunteer women who met the study criteria and applied to the Physical Therapy and Rehabilitation outpatient clinics at Van Yüzüncü Yıl University Dursun Odabaş Medical Center Additional Service Building were included in this study. Volunteers participating in the study were divided into three groups according to their BMD lumbar (L1-4) T scores: control group (20), osteopenia group (35) and osteoporosis group (35). Serum samples obtained after centrifugation from the blood taken from the people included in the study were stored at -80 °C until the time of the study. The LRRC17, Cathepsin-K, TRACP-5B, Osteocalcin, P1NP, P1CP and B-ALP were measured by ELISA method in the these serum samples at the day of the study. SPSS (version 26.0, SPSS Inc, Chicago) package program was used in the statistical analysis of the data, and p ≤ 0.05 was considered statistically significant.

Findings: Lumbar and Hip T scores were found to be lower in the osteoporosis and osteopenia groups than in the control group, and in the osteoporosis group compared to the osteopenia group (p<0.001). TYRMOF and TYRFH values were found to be higher in the osteoporosis and osteopenia groups than in the control group, and in the osteoporosis group compared to the osteopenia group. (p<0.001). In addition, Osteocalcin and B-ALP values in osteoporosis and osteopeni groups were found to be higher than the control group, and in the osteoporosis group, Osteocalcin was higher than the osteopenia group (p<0.001). While TRACP-5B, LRRC17, P1CP and P1NP values were higher in the osteopenia and osteoporosis groups than in the control group (p<0.001), no significant difference was found between the osteopenia and osteoporosis groups (p>0.05). While Kat-K levels were higher in the osteopenia group than in the control group (p=0.012), no significant difference was found between the osteoporosis and osteopenia groups. When the diagnostic performance of biomarkers in the diagnosis of the disease (osteopenia and osteoporosis) was evaluated, TRACP-5B, LRRC17, P1NP, OK, B-ALP, P1CP and CAT-K biomarkers were successful parameters in distinguishing patients from healthy volunteers (AUC values of 0.98-0.97-0.96-0.95-0.93-0.74 and 0.71, respectively). When the diagnostic performance of biomarkers in differentiating osteoporosis from osteopenia was evaluated, it was observed that B-ALP, OC, P1NP, LRRC17, TRACP-5B, P1CP and Cat-K biomarkers had AUC values of 0.92-0.72-0.66-0.65-0.65, 0.60 and 0.56, respectively. When the relationship between TYRMOF and bone turnover markers is examined; it was determined that there was a positive and moderate correlation between TYRMOF and TRACP-5B, Osteocalcin and LRRC17 levels (r value 0.403-0.471 and 0.415, respectively). The relationships between TYRFH risk and bone turnover markers showed that there was a positive and moderately significant correlation between TYRFH and Osteocalcin and LRRC17 levels (r value 0.493 and 0.424, respectively). Additionally, multiple regression analysis showed that Osteocalcin and Cathepsin-K together were among the factors that positively affected TYRMOF. In addition, regression analysis revealed that a one-unit increase in osteocalcin increased the TYRMOF value by approximately 20%, and a one-unit increase in Cathepsin-K increased the TYRMOF value by approximately 37%. Furthermore, it was observed that an increase of approximately one unit in P1CP caused an approximately 2% decrease in the TYRMOF value.

Discussion and Conclusion: Our study showed that especially TRACP-5B, LRRC17 and P1NP markers had very good performance in distinguishing patients (osteopenia-osteoporosis) from healthy controls, and also B-ALP had a very good performance in distinguishing osteoporosis from osteopenia. In the countries with low socio-economic and places where access to DXA is difficult, we predict that it may be used as an alternative the DXA in diagnosis in order to be more practical, cheaper and easier to repeat measurement of TRACP-5B, LRRC-17, P1NP, Osteocalcin and B-ALP. However, in order to predict the precise use of these parameters instead of DXA both in diagnosis and in differentiating osteopenia and osteoporosis, detailed studies such as including studies on larger patient populations and at the molecular level, are needed.