Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1 (5-Year IF – 2.0)
Journal Citation Indicator (JCI) (2023) – 0.4
Scopus CiteScore – 3.7 (CiteScore Tracker 3.8)
Index Copernicus  – 171.00; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2013, vol. 22, nr 2, March-April, p. 193–202

Publication type: original article

Language: English

Evaluation of Selected Bone Metabolism Markers in Rheumatoid Arthritis Patients

Ocena wybranych markerów metabolizmu kostnego u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów

Agnieszka Matuszewska1,A,B,C,D, Jacek Szechiński2,A,E,F

1 Department of Pharmacology, Wroclaw Medical University, Poland

2 Department and Clinic of Rheumatology and Internal Medicine, Wroclaw Medical University, Poland

Abstract

Background. Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic systemic disease of connective tissue characterized by progressive destructive arthritis associated with deformation and impairment of the function of the motor system. RA patients more often present secondary osteoporosis and increased risk of fractures. The aetiology of the process remains not fully understood. A significant role is played by proinflammatory cytokines being common mediators of both inflammatory processes and bone remodelling.
Objectives. The purpose of the study was to evaluate the effect of activity of the inflammation and of applied therapy on osteogenesis marker concentrations in RA patients.
Material and Methods. Thirty six female patients with RA, confirmed according to ACR criteria, aged from 35 to 77 years were qualified into the study. A control group included 45 healthy women aged between 34 and 78 years. Clinical evaluation (number of painful and swollen joints, DAS 28) and evaluation of RA laboratory activity (ESR, CRP, blood cell count) and levels of selected bone metabolism markers (osteocalcin, PICP) and serum interleukin 1 levels were performed to carry out the study. X-rays of hands and densitometric scanning of the femoral bone neck and spine were completed in order to assess the advancement of lesions in the bones.
Results. Osteocalcin and PICP levels were significantly lower in the RA groups compared to the control group (2.51 ± 0.22 pg/mL vs. 18.65 ± 12.84 pg/mL, p < 0.0001; 0.292 ± 0.047 pg/mL vs. 0.829 ± 0.263 pg/mL, p < 0.0001 respectively). A statistically significant difference was also observed between the levels of osteocalcin and PICP in both sub-groups of RA patients (DAS28 ≤ 5.1 and DAS28 > 5.1) and the control (osteocalcin 2.48 ± 0.23 pg/mL vs. 18.65 ± 12.84 pg/mL, p < 0.0001; 2.52 ± 0.22 pg/mL vs. 18.65 ± 12.84 pg/mL, p < 0.0001 respectively and PICP 0.281 ± 0.053 pg/mL vs. 0.829 ± 0.263 pg/mL, p < 0.0001; 0.298 ± 0.044 pg/mL vs. 0.829 ± 0.263 pg/mL, p < 0.0001 respectively). No correlation was demonstrated between the levels of selected bone metabolism markers and the therapy with methotrexate or cyclosporine.
Conclusion. Analysis of the obtained results confirms the presence of disorders of bone metabolism in RA patients. A chronic inflammatory process favors the development of osteoporosis in RA patients. Reduced levels of bone metabolism markers (osteocalcin, PICP) in the study group, compared to the control, may indicate a reduced pace of osteogenesis in RA patients. No effect of therapy with methotrexate and cyclosporine on bone metabolism in that group of patients was found.

Streszczenie

Wprowadzenie.Reumatoidalne zapalenie stawów (r.z.s.) jest przewlekłą układową chorobą tkanki łącznej, która charakteryzuje się postępującym destrukcyjnym zapaleniem stawów z deformacjami i upośledzeniem funkcji narządu ruchu. W tej grupie pacjentów częściej występuje osteoporoza wtórna i zwiększone ryzyko złamań. Patogeneza tego zjawiska nie została do końca wyjaśniona. Istotną rolę pełnią cytokiny prozapalne, które są wspólnymi mediatorami procesów zapalenia i remodelingu kostnego.
Cel pracy. Ocena wpływu aktywności zapalenia i stosowanej terapii na stężenie markerów kościotworzenia u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów.
Materiał i metody. Do badania zakwalifikowano 36 kobiet chorych na r.z.s. wg kryteriów ACR w wieku 35–77 lat. grupę kontrolną stanowiło 45 zdrowych kobiet w wieku 34–78 lat. W pracy oceniano kliniczną (liczba bolesnych i obrzękniętych stawów, DAS 28) i laboratoryjną aktywność r.z.s. (OB, CRP, morfologia), a także stężenie osteokalcyny, PICP, interleukiny 1 w surowicy. Aby określić zaawansowanie zmian w układzie kostnym, wykonywano RTg rąk oraz badanie densytometryczne szyjki kości udowej i kręgosłupa.
Wyniki. Stężenie osteokalcyny i PICP było istotnie statystycznie mniejsze u chorych na r.z.s. niż w grupie kontrolnej (odpowiednio 2.51 ± 0.22 pg/mL vs 18.65 ± 12.84 pg/mL, p < 0.0001; 0.292 ± 0.047 pg/mL vs 0.829 ± 0.263 pg/ mL, p < 0.0001). Zaobserwowano także różnicę istotną statystycznie między stężeniem osteokalcyny, PICP w obu podgrupach pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów (DAS28 ≤ 5.1 and DAS28 > 5.1) i grupą kontrolną (odpowiednio osteokalcyna 2.48 ± 0.23 pg/mL vs 18.65 ± 12.84 pg/mL, p < 0.0001; 2.52 ± 0.22 pg/mL vs 18.65 ± 12.84 pg/mL, p < 0.0001 i odpowiednio PICP 0.281 ± 0.053 pg/mL vs 0.829 ± 0.263 pg/mL, p < 0.0001; 0.298 ± 0.044 pg/mL vs 0.829 ± 0.263 pg/mL, p < 0.0001). Nie wykazano zależności między stężeniem wybranych markerów metabolizmu kostnego a stosowaniem metotreksatu, cyklosporyny.
Wnioski. Analiza uzyskanych wyników badań potwierdza istnienie zaburzeń metabolizmu kostnego u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów. Przewlekły proces zapalny jest czynnikiem nasilającym występowanie osteoporozy u chorych na r.z.s. Zmniejszone stężenia markerów metabolizmu kostnego (osteokalcyny, PICP) w grupie badanej w porównaniu z grupą kontrolną mogą świadczyć o spowolnieniu procesu tworzenia tkanki kostnej u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów. Nie stwierdzono wpływu terapii metotreksatem i cyklosporyną na metabolizm tkanki kostnej w tej grupie pacjentów.

Key words

rheumatoid arthritis, osteoporosis, bone metabolism, osteocalcin, women.

Słowa kluczowe

reumatoidalne zapalenie stawów, osteoporoza, metabolizm kostny, osteokalcyna, kobiety.

References (38)

  1. Scott DL, Wolfe F, Huizinga TWJ: Rheumatoid arthritis. Lancet 2010, 376, 1094–1108.
  2. Broy SB, Tanner SB and on behalf of the FRAX Position Development Conference Member: Official Positions for FRAX Clinical Regarding Rheumatoid Arthritis. J Clin Densitom 2011, 14, 3, 184–189.
  3. Kim SY, Schneeweiss S, Liu J, Daniel GW, Chang CL, Garneau K, Solomon DH: Risk of osteoporotic fracture in a large population-based cohort of patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther 2010, 12, 154–164.
  4. Macovei L, Ancuta C, Belibou C, Chirieac R: Bone mineral density in patients with rheumatoid arthritis. Rev Med Chir Soc Med Nat Iasi 2011, 115, 3, 723–730.
  5. Franck H, Gottwalt J: Peripheral bone density in patients with rheumatoid arthritis. Clin Rheumatol 2009, 28, 1141–1145.
  6. Lacativa PG, Farias ML: Osteoporosis and inflammation. Arq Bras Endocrinol Metab 2010, 54, 2, 123–132.
  7. Oelzner P, Hein G: Inflammation and bone metabolism in rheumatoid arthritis. Pathogenetic viewpoints and therapeutic possibilities. Med Klin 1997, 92, 10, 607–614.
  8. Shiozawa S, Kuroki Y: Osteoporosis in rheumatoid arthritis: a molecular biological aspect of connective tissue gene activation. Tohoku J Exp Med 1994, 173, 1, 189–198.
  9. Solomon DH, Finkelstein JS, Shadick N, LeBoff MS, Winalski CS, Stedman M, Glass R, Brookhart MA, Weinblatt ME, Gravallese EM: The relationship between focal erosions and generalized osteoporosis in postmenopauzal women with rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum 2009, 60, 1624–1631.
  10. Urbanek R, Tłustochowicz W, Patoła J, Głodzik J: Częstość występowania osteoporozy u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów. Prz Lek 2000, 57, 2, 103–107.
  11. Ferraccioli G, Casatta L, Bartoli E: Increase of bone mineral density and anabolic variables in patients with rheumatoid arthritis resistant to methotrexate after cyclosporin A therapy. J Rheumatol 1996, 23, 1539–1542.
  12. Raisz LG: Pathogenesis of osteoporosis: concepts, conflicts and prospects. J Clin Invest 2005, 115, 3318–3324.
  13. Kiryłów E, Kamiński G: Miejsce biochemicznych markerów obrotu kostnego w zaleceniach diagnostyczno-terapeutycznych osteoporozy. Pol Merk Lek 2008, XXV, 148, 386–389.
  14. Kmieć Z, Sokołowska I: Rola cytokin z rodziny czynnika martwicy nowotworu w przebiegu reumatoidalnego zapalenia stawów – nowe możliwości terapii. Pol Mer Lek 2007, XXII, 130, 300–304.
  15. Datta HK, Ng WF, Walker JA, Tuck SP, Varanasi SS: The cell biology of bone metabolism. J Clin Pathol 2008, 61, 5, 577–587.
  16. Geusens P, Lems WF: Osteoimmunology and osteoporosis. Arthritis Res Ther 2011, 13, 5, 242.
  17. Garnero P, Delmas PD: Noninvasive techniques for assessing skeletal changes in inflammatory arthritis: bone biomarkers. Curr Opin Rheumatol 2004, 16, 4, 428–434.
  18. Singer FR, Eyre DR: Using biochemical markers of bone turnover in clinical practice. Cleve Clin J Med 2008, 75, 10, 739–750.
  19. Forsblad-d’Elia H, Carlsten H: Bone mineral density by digital X-ray radiogrammetry is strongly decreased and associated with joint destruction in long-standing. Rheumatoid Arthritis: a cross-sectional study. BMC Musculoskelet Disord 2011, 12, 242–250.
  20. Wisłowska M, Jakubicz D, Stępień K, Cicha M: Serum concentrations of formation (PINP) and resorption (Ctx) bone turnover markers in rheumatoid arthritis. Rheumatol Int 2009, 29, 1403–1409.
  21. Rell-Bakalarska M: Osteoporoza w reumatoidalnym zapaleniu stawów. Post Nauk Med 2008, XXI, 6, 381–388.
  22. Korczowska I, Olewicz-Gawlik A, Trefler J, Hrycaj P, Łącki K: Does low-dose and short-term glucocorticoids treatment increase the risk of osteoporosis in rheumatoid arthritis female patients? Clin Rheum 2008, 27, 565–572.
  23. Kokebie R, Aggarwal R, Lidder S, Hakimiyan AA, Rueger DC, Block JA, Chubinskaya S: The role of synovial fluid markers of catabolism and anabolism in osteoarthritis, rheumatoid arthritis and asymptomatic organ donors. Arthritis Res Ther 2011, 13, R50, 2–10.
  24. Boyesen P, Hoff M, Odegard S, Haugeberg G, Syversen SW, Gaarder PI, Okkenhaug C, Kvien TK: Antibodies to cyclic citrullinated protein and erythrocyte sedimentation rate predict hand bone loss in patients with rheumatoid arthritis of short duration: a longitudinal study. Arthritis Res Ther 2009, 11, 4, R103.
  25. Hafez EA, Mansour HW, Hamza, Moftah SG, Younes TB, Ismail MA: Bone mineral density in patients with recent-onset rheumatoid arthritis. Clin Med Insights Arthritis Musculoskelet Disord 2011, 4, 87–94.
  26. Braun T, Zwerina J: Positive regulators of osteoclastogenesis and bone resorption in rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther 2011, 13, 235–246.
  27. Kucharz EJ: Reumatoidalne zapalenie stawów. Antczak A, Myśliwiec M, Pruszczyk P: Wielka Interna. Puszczewicz M (red): Reumatologia. Med Tribune Pol 2011, 75–88.
  28. Fan C, Georgiou KR, King TJ, Xian CJ: Methotrexate toxicity in growing long bones of young rats: a model for studying cancer chemotherapy-induced bone growth defects in children. J Biomed Biotechnol 2011, 903097.
  29. Stava CJ, Jimenez C, Hu MI, Vassilopoulou-Sellin R: Skeletal sequelae of cancer and cancer treatment. J Cancer Surviv 2009, 3, 75–88.
  30. Torikai E, Kageyama Y, Takahashi M, Nagano A: The effect of methotrexate on bone metabolism markers in patients with rheumatoid arthritis. Mod Rheumatol 2006, 16, 350–354.
  31. Rell-Bakalarska M: Przyczyny osteoporozy wtórnej. Choroby układu ruchu. Osteoporoza wtórna osób dorosłych. Przedlacki J, Rell-Bakalarska M. Warszawa 2007, 47–60.
  32. Launius BK, Brown PA, Cush EM, Mancini MC: Osteoporosis. The dynamic relationship between magnesium and bone mineral density in the heart transplant patient. Crit Care Nurs Q 2004, 27, 1, 96–100.
  33. Di Munno O, Delle Sedie A, Rossini M, Adami S: Disease-modifying. antirheumatic drugs and bone mass in rheumatoid arthritis. Clin Exp Rheum 2005, 23, 137–144.
  34. Mazzantini M, Di Munno O, Sinigaglia L, Bianchi G, Rossini M, Mela Q, Del Puente A, Frediani B, Cantatore F, Adami S: for the study group on bone mass in rheumatoid arthritis of the Italian society for rheumatology: Effect of cyclosporine A on bone density in female rheumatoid arthritis patients: results from a multicenter, crosssectional study. Clin Exp Rheumatol 2007, 25, 5, 709–715.
  35. Roux C: Osteoporosis in inflammatory joint diseases. Osteoporosis Int 2011, 22, 2, 421–433.
  36. Korczowska I, Łącki JK, Leszczyński P, Mackiewicz SH: Metabolizm tkanki kostnej u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów leczonych glikokortykosteroidami. Pol Arch Med Wew 2000, 104, 2, 455–465.
  37. Engvall IL, Svensson B, Tengstrand B, Brismar K, Hafström I, Better Anti-Rheumatic FarmacO Therapy Study group: Impact of low-dose prednisolone on bone synthesis and resorption in early rheumatoid arthritis: experiences from a two-year randomized study. Arthritis Res Ther 2008, 10, R128.
  38. Adachi JD, Olsztyński Wp, Hanley DA, Hodsman AB, Kendler DL, Siminoski KG, Brown J, Cowden EA, Goltzman D, Ioannidis G, Josse RG, Ste-Marie LG, Tenenhouse AM, Davison KS, Blocka KL, Pollock AP, Sibley J: Management of corticosteroid-induced osteoporosis. Semin Arthritis Rheum 2000, 29, 4, 228–251.
© Wroclaw Medical University