1.2. LOÃNG XƯƠNG VÀ MARKER CHU CHUYỂN XƯƠNG Ở NGƯỜI CAO TUỔI
1.2.4. Marker chu chuyển xương Osteocalcin và CTX huyết thanh ở người cao tuổi gãy cổ xương đùi
Các nghiên cứu đã cho thấy một số marker chu chuyển xương có thể dự báo mất xương trong quần thể và ngay cả khi bệnh nhân đã có gãy xương, các marker này cũng có ý nghĩa dự báo nguy cơ gãy xương độc lập với mật độ xương. Lý giải cho điều này có thể diễn giải như sau: Chu chuyển xương cao tự nó có thể phá vỡ cấu trúc các bè xương và mạng lưới trong xương nên làm giảm độ mạnh của xương mà không làm ảnh hưởng tới khối lượng xương. Trong nhiều nghiên cứu hồi cứu và tiến cứu, nguy cơ gãy xương có thể kết hợp với tình trạng tăng nồng độ các marker hủy xương mà không liên quan với marker tạo xương [15], [27].
Theo khuyến cáo của Hiệp hội chống loãng xương thế giới (IOF) và Hiệp hội sinh hóa lâm sàng thế giới (IFCC), nồng độ Osteocalcin và CTX huyết thanh có giá trị cao trong dự báo nguy cơ mất xương, sự tuân thủ điều trị và hiệu quả của các thuốc chống hủy xương bisphosphonate với độ nhạy 83,8% và độ đặc hiệu 100% [111].
1.2.4.1. Marker tạo xương Osteocalcin ở người cao tuổi gãy cổ xương đùi.
* Osteocalcin (OC): Là một protein gồm 49 acid amin, phân tử lượng là 5800Da [4]. OC là một protein đặc hiệu được tổng hợp từ tạo cốt bào, nguyên bào răng và tế bào sụn phì đại. OC là protein GLA xương (γ-carboxyglutamic
acid) phong phú nhất của xương, nó chứa tới 3 phân tử γ-carboxyglutamic acid (GLA), một amino acid có gắn canxi.
Hình 1.4. Phân tử Osteocalcin
*Nguồn: theo Cepelak I. (2009) [27]
Osteocalcin (OC) được cấu thành từ 3 dư lượng acid γ-carboxyglutamic (bone-GLA-protein, BGP). Trong quá trình tổng hợp xương, OC được tạo ra bởi các nguyên bào xương. Quá trình này (quá trình tạo thành các dư lượng acid γ- carboxyglutamic) phụ thuộc vitamin K và được thúc đẩy bởi vitamin D3. Sau khi giải phóng từ nguyên bào xương, OC không chỉ được hấp thu vào trong nền xương mà còn đổ vào hệ tuần hoàn. Như vậy, nồng độ OC huyết thanh (huyết tương) không những có liên quan đến tỷ lệ luân chuyển xương. OC là một protein gắn với phân tử hydroxyapatite trong quá trình khoáng hóa của chu trình tái cấu trúc xương, chiếm 15% mạng lưới không collagen của xương [27], [32].
Phần lớn OC tạo thành được nhập vào mạng lưới xương (ở trẻ em 90%, ở người trưởng thành 70%), phần còn lại được giải phóng vào hệ tuần hoàn. Vitamin K có vai trò trong việc tạo thành γ-carboxyglutamic acid và vitamin D3 có vai trò kích thích sản xuất phân tử OC, ngoài ra OC còn được điều chỉnh bởi hormon PTH, calcitonin. OC được bài tiết bởi cầu thận và thoái biến bởi ống thận, nên nồng độ của nó cũng bị ảnh hưởng bởi chức năng thận. Nồng độ OC huyết thanh liên quan chặt chẽ đến tốc độ tạo xương và sự canxi hoá nên OC được xem là một marker đặc hiệu của chức năng tạo xương, khoáng hóa xương. Trong bệnh loãng xương nồng độ OC tăng, có giá trị trong đánh giá sự mất xương chậm. Ngoài ra,
OC còn biến đổi ở những bệnh nhân có điều trị corticoid kéo dài, cường cận giáp, cường tuyến giáp, bệnh Paget, nhuyễn xương… Định lượng nồng độ OC trong máu có ý nghĩa trong việc theo dõi hiệu quả của quá trình điều trị các bệnh nhân loãng xương hoặc tăng canxi máu bằng các thuốc chống hủy xương [4].
Một số yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ OC huyết thanh, đó là [27]:
+ Các yếu tố không thể can thiệp được có ảnh hưởng đến nồng độ OC huyết thanh: Ba yếu tố quan trọng là tuổi, giới, tình trạng mãn kinh không can thiệp được. Tuy nhiên, mỗi nhà sản xuất sẽ có một khoảng giá trị tham chiếu giá trị OC. Ở người trưởng thành, bình thường nồng độ OC huyết thanh sẽ tăng cao ở độ tuổi trưởng thành để đáp ứng với nhu cầu phát triển hoặc sau khi bị gãy xương. Ở giai đoạn mãn kinh OC có thể tăng bù trừ tùy thuộc vào tình trạng hủy xương ở mỗi cá thể.
+ Các yếu tố có thể can thiệp được: Hoạt động sinh học hàng ngày và tình trạng dinh dưỡng là những yếu tố có thể ảnh hưởng tới nồng độ OC huyết thanh mà có thể kiểm soát được nhằm tránh sai số. Bình thường, nồng độ OC tăng cao nhất ở thời điểm 4h30phút, cao nhất là thời điểm từ 7 giờ đến 9 giờ.
Cả hai dạng OC nguyên vẹn (acid amin 1-49) và dạng phân đoạn N - MID lớn (acid amin 1 - 43) đều hiện diện trong máu. Dạng OC nguyên vẹn không bền do bị protease phân cắt giữa hai acid amin vị trí 43 và 44. Phân đoạn N - MID được tạo thành từ sự phân cắt này bền vững hơn đáng kể. Xét nghiệm Elecsys N - MID Osteocalcin sử dụng hai kháng thể đơn dòng đặc hiệu kháng trực tiếp các epitope trên phân đoạn N - MID và phân đoạn có đầu N tận cùng.
Vì thế xét nghiệm này phát hiện được phân mảnh N - MID bền vững cũng như OC nguyên vẹn (nếu còn tồn tại). Xét nghiệm này không phụ thuộc vào các phân đoạn không bền có đầu C tận cùng (acid amin 43-49) của phân tử OC và do đó đảm bảo các kết quả đo được là hằng định ở các điều kiện thông thường của phòng thí nghiệm.
Theo tác giả Cooper C. (1989) [33], tiến hành nghiên cứu bệnh - chứng, đánh giá nồng độ OC huyết thanh ở 41 bệnh nhân nữ gãy cổ xương đùi, độ tuổi trung bình 77 tuổi, có nhóm chứng gồm 20 người. Kết quả cho thấy nồng độ OC giảm 26% so với nhóm chứng, kết quả này được lí giải có thể hoạt động của tế bào tạo xương giảm. Tương tự, tác giả Akeson K. và cộng sự (1995) và tác giả Benhamou C.L. (1995) [trích từ 61] đều thấy nồng độ OC huyết thanh giảm ở bệnh nhân gãy cổ xương đùi so với nhóm chứng. Tác giả Cheung C.K. và cs (1995) [28] đánh giá nồng độ OC huyết thanh ở 15 bệnh nhân GCXĐ so với 15 người khỏe thấy nồng độ OC nhóm bệnh nhân GCXĐ giảm hơn so với nhóm chứng.
1.2.4.2. Marker hủy xương CTX huyết thanh ở người cao tuổi gãy cổ xương đùi
Sản phẩm thoái biến của collagen týp 1 bao gồm CTX (C terminal crosslinked telopeptide of type I collagen hay còn gọi là β-Crosslap, sau này được gọi là CTX), Đây là thành phần được tiết ra từ các chất collagen týp 1 của quá trình hủy xương, có nguồn gốc từ các liên kết xa ở các acid amin ở đầu tận C. Chất này chứa 8 AA octapeptid được đồng phân hóa 2 lần.
Collagen týp I bao gồm 3 chuỗi polypeptid xoắn ốc (2 chuỗi α1 và 1 chuỗi α2). Chất lắng của proline được hydroxyl hóa một phần thành hydroxyproline và chất lắng của lysine thành hydroxylysine. Cuối cùng các chuỗi phụ chứa nitrogen của các chất lắng proline và lysine bị cô lại dưới tác động của lysyloxidase hình thành một vòng pyridinium. Do đó mà hình thành một mạng lưới chặt chẽ giữa các phân tử collagen loại I. CTX là một phân nhỏnh của collagen týp I với cấu trỳc ò-isomerized C telopeptid được phỏt hiện và ứng dụng lần đầu tiên trên lâm sàng vào năm 1998. Marker hủy xương CTX gồm phân tử gồm 8 peptid gắn với đầu tận cùng C-telopeptid ở vị trí liên kết chéo Glu-Lys-Ala-His-beta-Asp-Gly-Gly-Arg [27], [32]. CTX được đào thải
qua thận, vì thế chất này có thể định lượng được trong huyết thanh hoặc nước tiểu và cũng bị ảnh hưởng bởi chức năng thận.
Hình 1.5. Phân tử CTX
*Nguồn: theo Aasis U. (2010) [17].
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ CTX huyết thanh, đó là [27]:
+ Các yếu tố không thể can thiệp có ảnh hưởng đến nồng độ CTX huyết thanh là tuổi, giới, tình trạng mãn kinh. Ở người trưởng thành, bình thường nồng độ CTX huyết thanh sẽ tăng cao ở hai giai đoạn. Giai đoạn tăng cao thứ nhất là ở độ tuổi trưởng thành, giai đoạn chu chuyển xương cao để đáp ứng với nhu cầu phát triển của cơ thể. Giai đoạn tăng cao thứ hai là ở độ tuổi quanh mãn kinh ở nữ liên quan với quá trình hủy xương tăng. Đối với nam chưa có nghiên cứu cụ thể theo từng độ tuổi. Nghiên cứu tiến cứu OFELY định lượng nồng độ CTX huyết thanh ở 3 nhóm phụ nữ: nhóm 1 gồm 254 phụ nữ chưa mãn kinh, nhóm 2 có 429 PNMK và nhóm 3 có 45 phụ nữ ở giai đoạn tiền mãn kinh. Kết quả nghiên cứu cho thấy, nồng độ CTX huyết thanh tăng cao ở nhóm phụ nữ tiền mãn kinh (tỉ lệ tăng CTX huyết thanh là 39%); và PNMK tỉ lệ này là 86%
[27], [49], [52].
Hủy cốt bào
Phân tử collagen týp 1
+ Các yếu tố có thể can thiệp được: Hoạt động sinh học hàng ngày và tình trạng dinh dưỡng là những yếu tố có thể ảnh hưởng tới nồng độ CTX huyết thanh mà có thể kiểm soát được nhằm tránh sai số. Bình thường, nồng độ CTX huyết thanh tăng dần từ 1 giờ 30 phút, đạt cao nhất từ 7 giờ đến 9 giờ, thấp nhất là từ 11 giờ đến 15 giờ [52]. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu cho thấy có mối tương quan thuận giữa pH máu và nồng độ CTX huyết thanh điều đó có nghĩa là pH càng cao thì nồng độ CTX huyết thanh càng cao và ngược lại. Ở 370C, nồng độ CTX huyết thanh ít thay đổi sau 2 ngày; ở mức 40C, nồng độ chất này sẽ giảm từ 6% - 36% sau 5 ngày và 8% - 54% sau 10 ngày. Do đó, hãng Roche cung cấp mẫu định lượng CTX có khuyến cáo các mẫu bệnh phẩm phải được tiến hành li tâm ngay sau khi được lấy và được bảo quản ở nhiệt độ 40C không quá 5 ngày với độ pH > 8.
Trong nhiều nghiên cứu hồi cứu và tiến cứu cho thấy nguy cơ gãy xương có thể kết hợp với tình trạng tăng nồng độ các marker hủy xương mà không liên quan với marker tạo xương [15], [27]. Một số nghiên cứu tiến cứu trên những phụ nữ cao tuổi ở Pháp nhận thấy cứ tăng một độ lệch chuẩn nồng độ CTX huyết thanh - khi có hiệu chỉnh hình dáng và khối lượng xương ở cổ xương đùi - thì đều thấy tăng nồng độ chất này ở phụ nữ tiền mãn kinh, và tăng nguy cơ GCXĐ gấp 2 lần trong 22 tháng tiếp theo [15].
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TẠI VIỆT NAM 1.3.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Ở người cao tuổi, có sự mất cân bằng giữa tạo xương và hủy xương. Khi có gãy xương, tốc độ chuyển hóa xương tăng nhưng là tăng hủy xương mạnh hơn tạo xương, do đó tại các đơn vị xương tạo mới sẽ không được lấp đầy. Kết quả là xương trở nên mỏng và kém bền vững và vẫn có nguy cơ dễ gãy tiếp.
Tác giả Cooper C. và cộng sự (1989), tiến hành nghiên cứu hồi cứu ở 41 bệnh nhân nữ GCXĐ và nhóm chứng gồm 20 người khỏe cùng độ tuổi. Tuổi trung bình của nhóm nghiên cứu và nhóm chứng là 77 tuổi. Tác giả nghiên cứu về sự
thay đổi nồng độ OC huyết thanh, phosphataza kiềm huyết thanh, Hydroxyprolin nước tiểu. Kết quả cho thấy nồng độ OC huyết thanh giảm 26% có ý nghĩa so với nhóm chứng. Tuy nhiên không thấy khác biệt có ý nghĩa về nồng độ phosphataza kiềm huyết thanh, HYP nước tiểu ở hai nhóm [33].
Tác giả Akeson K. và cộng sự (1993) nghiên cứu hồi cứu ở 174 BN GCXĐ và nhóm chứng gồm 77 người khỏe, cùng độ tuổi 80. Kết quả cho thấy, nồng độ OC huyết thanh giảm, nồng độ marker hủy xương PYP và DPD tăng và không thấy có sự khác biệt có ý nghĩa về nồng độ ALP huyết thanh giữa hai nhóm nghiên cứu [trích từ 56].
Benhamou C.L. và cộng sự (1995), nghiên cứu hồi cứu 57 bệnh nhân GCXĐ và nhóm chứng có 68 người khỏe, cùng độ tuổi là 84. Kết quả thu được cũng tương tự như tác giả Akeson, đó là nồng độ OC huyết thanh giảm có ý nghĩa ở bệnh nhân GCXĐ so với nhóm chứng và không có khác biệt có ý nghĩa về nồng độ phosphataza kiềm huyết thanh giữa hai nhóm [trích từ 27].
Nghiên cứu của Cheung C.K. và cộng sự (1995) lại thấy nồng độ các marker tạo xương (OC và phosphataza kiềm huyết thanh) ở bệnh nhân GCXĐ giảm có ý nghĩa so với nhóm chứng khỏe cùng độ tuổi. Tuy nhiên nồng độ marker hủy xương HYP niệu không khác biệt có ý nghĩa giữa hai nhóm nghiên cứu [28].
Nghiên cứu của Van Daele P.L.A. và cộng sự, khi quan sát 163 người trong thời gian 2,4 năm thấy có 36 bệnh nhân GCXĐ. Kết quả cho thấy nhóm bệnh nhân GCXĐ có nồng độ OC giảm thấp hơn có ý nghĩa so với nhóm chứng và chính sự giảm nồng độ OC huyết thanh này làm tăng nguy cơ GCXĐ [109].
Trong nghiên cứu gãy xương do loãng xương (SOF – Study of Osteoporosis Fracture, 1995), kết quả nghiên cứu cho thấy yếu tố gia đình với mẹ có tiền sử GCXĐ trước là một yếu tố nguy cơ GCXĐ ở người con và độc lập với mật độ xương (với nguy cơ tương đối RR là 1,8 và 95%CI là 1,2 - 2,7). Đồng thời không
thấy có mối liên quan có ý nghĩa giữa tình trạng giảm nồng độ OC, phosphataze kiềm huyết thanh và tăng nồng độ CTX niệu với tình trạng gãy xương.
Nghiên cứu của tác giả Garnero P. và cộng sự, thực hiện tại 5 tỉnh ở Pháp nhận thấy mật độ xương là yếu tố nguy cơ quan trọng nhất của gãy cổ xương đùi ở phụ nữ cao tuổi, cứ thấp mỗi một độ lệch chuẩn (SD) của mật độ xương – khoảng 0,12g/cm2 là tăng nguy cơ gãy cổ xương đùi từ 2,6 lên 4 lần. Tuy nhiên chưa thấy có mối liên quan có ý nghĩa thống kê giữa tình trạng giảm nồng độ marker tạo xương (OC và BALP huyết thanh) và tăng nồng độ marker hủy xương (NTX, CTX, DPD niệu) với tình trạng gãy cổ xương đùi [48], [49].
Tuan V. N. và cộng sự (2007), nghiên cứu trên 220 nam giới trên 60 tuổi ở Dubbo, Úc chỉ ra gãy xương liên quan với các yếu tố mật độ xương ở cổ xương đùi (OR= 1,47), tiền sử té ngã trong 12 tháng, tiền sử gãy xương trong 5 năm, BMI thấp. Ngược lại các yếu tố luyện tập thể dục thường xuyên, sử dụng rượu vừa phải có vai trò phòng chống gãy xương [113].
Nguyen N.D và cộng sự (2008), nghiên cứu 1358 nữ giới và 858 nam giới trên 60 tuổi, đã phát triển và xây dựng mô hình tiên lượng gãy xương sau 5 năm và 10 năm dựa trên 5 yếu tố nguy cơ gồm: Tuổi, giới, MĐX, tiền sử gãy xương sau 50 tuổi, tiền sử té ngã trong 12 tháng qua [83].
Như vậy các nghiên cứu đã cho thấy ở người cao tuổi và người cao tuổi có GCXĐ, một số marker chu chuyển xương như (nồng độ CTX, OC huyết thanh) thay đổi và có thể dự báo mất xương, gãy xương trong quần thể và ngay cả khi đã có gãy xương, nhất là khi kết hợp với mật độ xương. Các marker chu chuyển xương còn có ý nghĩa trong theo dõi hiệu quả điều trị thuốc chống loãng xương nhóm bisphosphonate.