Úloha ukazatelů kostního metabolismu v hodnocení myelomové kostní nemoci

Overview

Náplní sdělení je podání aktuální informace o významu vyšetřování ukazatelů kostního metabolismu u mnohočetného myelomu (MM). Hlubší pozornost je věnována obecnému postavení markerů kostní remodelace v hodnocení myelomové kostní nemoci (MKN) a ukazatelů kostní resorpce i novotvorby z hlediska jejich významu pro klinickou praxi. Samostatné kapitoly jsou věnovány vztahu markerů kostní resorpce a kostní novotvorby k tíži MKN, stupni pokročilosti, aktivity a prognózy MM a odlišnostem mezi monoklonální gamapatií nejistého významu a MM. Zvláštní pozornost je věnována nepochybnému přínosu monitorování markerů osteoresorpce, zejména S-ICTP a U-NTX a neuspokojivému významu ukazatelů kostní novotvorby, tj. S-bALP a S-osteokalcinu v průběhu léčby MM a antiresorpční terapie bisfosfonáty. Stranou nezůstala ani informace o nových, perspektivních molekulách, majících vztah k procesu kostních změn u MM, tj. indexu RANKL/osteo-protegerin, Dickkopf-1 (DKK-1), activinu-A a osteosklerostinu. Vyústěním sdělení je přehled vhodných markerů kostního obratu, doporučených pro potřeby standardní klinické praxe International Myeloma Working Group.

Klíčová slova:
mnohočetný myelom, myelomová kostní choroba, markery kostní resorpce ( S-ICTP, U-NTX, S-TRACP-5b), markery kostní novotvorby (S-bALP, S-osteokalcin), RANKL/osteoprotegerin, DKK-1, terapie.

Úvod

Mnohočetný myelom (MM) je zhoubné onemocnění krvetvorného systému, vyznačující se nekontrolovanou proliferací a akumulací nádorově transformovaných plazmocytů, provázených produkcí monoklonálního imunoglobulinu (MIg) a projevy orgánové dysfunkce charakteru CRAB (C-hyperkalcémie, R-renální postižení, A-anémie, B-postižení skeletu tj. „bone disease“) [1]. U MM nejde o samostatné postižení krvetvorného systému, ale o současné pestré, vcelku patognomonické postižení skeletu, označované jako myelomová kostní nemoc (MKN). MM je onemocnění s nejvyšší, 80% incidencí kostního postihu ze všech zhoubných onemocnění v období manifestace nemoci [2]. Různě výrazné postižení skeletu u MM, vyznačující se především přítomností kostních bolestí, osteolytickým postižením skeletu, často i patologických zlomenin a hyperkalcémie, přináší výrazné snížení kvality života a je nejvýznamnější příčinou vysoké morbidity a mortality se zkrácením celkového přežití [2]. MKN je výsledkem disharmonie kostní homeostázy, vyznačující se rozpřažením procesů osteoresorpce a osteoformace v důsledku vystupňované osteoklastické (OKL) kostní resorpce a omezené, případně zcela potlačené osteo-blastické (OBL) novotvorby, navozené modulujícím účinkem mnoha specifických cytokinů a chemokinů [3 - 7]. V případě MKN se výsledný kostní deficit projevuje přítomností osteoporózy (OSP), mnohočetných osteo-lytických lézí osového skeletu a patologických kostních zlomenin. Vlastní osteoklastogenní efekt, vyvolaný zásahem do proliferace, diferenciace, aktivace a apoptózy prekurzorů OKL je indukován především myelomovými plazmocyty, jejichž interakce se stromálními a dalšími elementy mikroprostředí kostní dřeně vede k nekontrolované produkci osteoklastogenních působků [8]. Stěžejní úlohu v rozvoji MKN hraje imbalance klíčových signálních drah, především osy RANKL (liganda aktivátoru receptoru NF-κB), OPG (osteoprotegerin) a RANK i systému CCL3/CCR1, uplatňující se v aktivaci OKL-resorpce, z opačné strany ale Wnt-signální dráhy, jejíž inhibice, např. působků DKK-1 (Dickkopf-1), FRP-2 (freezle related protein) ale i osteosklerostinu a activinu-A) vede k útlumu OBL-osteoformace [9, 10]. Rozsah kostní destrukce u rozvinuté, symptomatické fáze MM je v období progrese či relapsu nemoci provázen vysokou produkcí RANKL, RANK, DKK-1, sklerostinu, activinu-A, CCL-3, MIP-1α aj. v mikroprostředí kostní dřeně a vysokými hladinami v krvi [11]. Kostní remodelace se v případě MKN vymyká přirozeným mechanismům, přestává reagovat na běžné osteotropní působky, např. na hladinu ionizovaného vápníku, vitaminu D a/nebo kalcitoninu a parathormonu, takže i v případě dosažení remise myelomu dochází k hojení kostních lézí pouze vzácně [12]. Podrobnější popis patofyziologie, klinického obrazu a diagnostiky MKN, včetně použití moderních zobrazovacích metod a současných přístupů k léčbě postižení skeletu u MM byl náplní předchozích sdělení [4, 5, 11-13].

Předložené sdělení se zaměřilo na shrnutí významu vyšetřování sérových hladin, případně močového odbytu nejdůležitějších markerů kostního metabolismu v různých fázích průběhu MM, resp. v různých stupních pokročilosti MKN, a to především z hlediska využití v běžné klinické praxi.

Ukazatelé kostní remodelace

V průběhu posledních 20 let byly izolovány buněčné a extracelulární komponenty kostní matrix, což umožnilo vyvinutí řady biochemických metodik, umožňujících vyšetření dnes již široké plejády specifických markerů kostní resorpce (OR) a kostní formace (OF) [14, 15]. Většina ukazatelů OR, avšak v mnohem menší míře OF je v pokročilé fázi MKN abnormální a umožňuje neinvazivním a ekonomicky nenáročným způsobem kontinuální monitorování dynamiky, tj. aktivity nebo vyhasnutí kostního procesu v průběhu nádorového stavu. Jejich vyšetření přispívá k brzké diagnostice MKN, k hodnocení tíže osteodestrukce, k časnému rozpoznání hrozící progrese MKN a vývinu kostních fraktur, ale i progrese MM, odhadu jeho prognózy a monitoraci účinku antimyelomové a antiresorpční léčby včetně perspektivní terapie působky inhibujícími RANKL a DKK-1 [11-13, 15-17]. Jejich širšímu využití v klinické praxi však prozatím brání jednak interpretační omezení, ztěžující korektní hodnocení naměřených hodnot v důsledku vlivu cirkadiánního rytmu, věku, pohlaví, stravy, stavu renální funkce a/nebo použitých léků, ale i absence standardizace vyšetřovacích technik na různých biochemických pracovištích. Nutno uvést, že výsledky vyšetření markerů kostního obratu jsou výrazem celotělového kostního procesu a poskytují proto omezenou informaci o charakteru a tíži lokálních změn [14]. Z těchto důvodů nebyl doposud sestaven všeobecně platný konsenzus, a proto i v současnosti není analýza kostních markerů součástí současných diagnostických a stážovacích algoritmů u MM. Přesto IMWG (International Myeloma Working Group) zpracovala „IMWG report 2010“, shrnující současný stav znalostí, včetně výběru vhodných markerů OR a OF pro potřeby běžné klinické praxe [14].

Ukazatelé kostní resorpce

Většina ukazatelů OR jsou degradační produkty kolagenu kostní matrix, vznikající v důsledku zvýšené aktivity OKL. Pouze TRACP-5b (tartrát-rezistentní kyselá fosfatáza-5b) je enzym, vytvářený přímo aktivovanými OKL a je využíván jako indikátor celkového počtu aktivovaných OKL [15, 18, 19]. Bylo zjištěno, že zvýšené hladiny markerů OR v séru, nebo odpad močí převyšující normální stav, mají významný vztah k tíži MKN, k výskytu patologických fraktur, stupni pokročilosti, (klinickému stádiu), zvýšené aktivitě (progresi nebo relapsu) MM [13, 14, 18, 20]. Nejvýznamnější ukazatelé OR včetně specifikace příslušné analytické metody byly shrnuty Commitee of Scientific Advisors of the International Osteoporosis Foundation (Tabulka 1) [21]. Z dosavadních zkušeností vyplývá, že u MM má největší přínos vyšetření a monitorování odpadu NTX močí (U-NTX) a sérové hladiny ICTP (S-ICTP), případně i S-CTX a S-TRACP-5b. Vzhledem ke specifitě NTX, ICTP a CTX ke kolagenu typu I a jejich unikátním charakteristikám nahradily tyto markery dříve používané vyšetřování odpadu hydroxyprolinu, hydroxylyzinu, galaktozyl-hydrolyzinu a pyridinolinu močí a deoxypyridinolinu v séru/plazmě a/nebo v moči [14, 22]. Při analýze U-NTX se používá přepočet na hodnotu S- kreatininu.

Stručný rozbor srovnání výsledků vyšetření nejvýznamnějších markerů OR u MM a u normálních jedinců, vyhodnocení jejich vztahu k tíži MKN a k prognóze MM vyplývá z analýzy 16 studií z období 1996-2008 provedených E.Terposem (Tabulka 2) [14, 23-26]. Je zřejmé, že hodnoty markerů OR jsou u nemocných s MM oproti zdravým jedincům vesměs zvýšeny. U všech markerů OR byl prokázán těsný vztah k závažnosti MKN, v případě S-ICTP a U-NTX ke klinickému stádiu MM, tj. významně vyšší hladiny ve stádiu II-III vs. I, vyhodnoceném podle Durieho-Salmona (D-S) a k predikci časné progrese MM a v případě S-ICTP i úzký vztah k celkové délce přežití. Markery OR rovněž přispívají k odlišení MGNV (monoklonální gamapatie nejistého významu) od MM, neboť zvýšené hladiny S-ICTP umožnily rozpoznání přítomnosti MKN přes negativitu konvenční radiografie skeletu, zatímco při použití mnohem citlivější MRI byla prokázána shoda v 79 % [27]. Bylo zjištěno, že výše odpadu NTX močí/24 hod. významně korelovala s výsledkem Tc99m-MIBI, s procentuálním zastoupením myelomových plazmocytů v kostní dřeni a s výskytem patologických kostních fraktur [28]. V široce koncipované prospektivní studii, založené na analýze souboru 210 nemocných s MM léčených konvenční chemoterapií a kyselinou zoledronovou (ZA) byl prokázán významný rozdíl střední (50-99 nM/nM kreatininu) a vysoké hodnoty U-NTX (< 100 nM/BCE kreatininu) oproti hodnotě nízké (< 50 nmol/l) z hlediska rizika vývinu první (p=0,008) a všech patologických zlomenin (0,016) a k délce celkového přežití [29]. Sérové hladiny ICTP byly použity rovněž k prohloubení prognostické senzitivity ISS (International Staging System) u jedinců léčených chemoterapií: pětileté přežití nemocných s MM, rozčleněných do čtyř prognostických skupin činilo 95, 65, 46 a 22 % [30]. Nutno ale poznamenat, že vztah S-ICTP k prognóze MM není jednoznačný, neboť přes předchozí pozitivní zprávy vyzněla námi provedená separátní prognostická analýza v souboru MM léčeném transplantací autologních kmenových krvetvorných buněk nevýznamně [31, 32]. Je zřejmé, že případný prognostický potenciál klíčových markerů OR je nutno aktuálně vyhodnotit v současném období velmi účinné biologické léčby.

Sekvenční vyšetřování markerů OR je vhodné i pro monitorování průběhu MM, neboť byla prokázána dobrá korelace s ukazateli aktivity MM, např. s hladinami IL-6 a β2-mikroglobulinu v séru [26]. V případě S-ICTP a U-NTX byl rozpoznán dobrý vztah k predikci časné progrese MKN, k detekci stabilní a aktivní fáze MM, k rozpoznání podskupiny nemocných s AMM (asymptomatická fáze MM) s přechodem do aktivní, symptomatické fáze MM (SMM) [33]. Vysoké hodnoty S-ICTP a U-NTX jsou některými autory považovány za jeden z indikátorů časného nasazení antimyelomové a antiresorpční léčby bisfosfonáty (BFN) [14, 34, 35].

Ukazatelé kostní novotvorby

Markery kostní novotvorby, považované za indikátory OBL osteoformace jsou přímé nebo nepřímé produkty OBL kolující v krvi. Jejich hladiny mohou být v různých fázích MM normální, občasně ale i sníženy nebo zvýšeny. Jejich klinický přínos pro hodnocení vývoje MKN, stejně jako průběhu MM je omezený, neboť četné studie odhalily vysokou variabilitu, resp. rozporuplnost zjištěných nálezů [13, 14]. Z klinického hlediska jsou nejupotřebitelnější markery OF, vytypované Commitee of Scientific Advisors of the International Osteoporosis Foundation a shrnutých včetně doporučených analytických metod tabelárně (Tabulka 3) [14, 21]. Za relativně nejvhodnější indikátor celkové aktivity OF u MM je považována sérová hladina kostní formy alkalické fosfatázy (S-bALP). Hladina tohoto membránového enzymu OBL dobře koreluje s histologickým obrazem zvýšené kostní novotvorby. Zvýšené hodnoty provázejí čerstvě vzniklou frakturu a její reparaci, nebyl ale zjištěn vztah ke klinickému obrazu, rozsahu a stádiu MKN i k celkové délce přežití nemocných s MM. Dalším používaným markerem OF je S-osteokalcin (S-OC), tj. nekolagenní protein kostní matrix vážící vápník, vytvářený převážně OBL. Jeho hladiny bývají v iniciální, asymptomatické fázi MM zvýšeny, zatímco v rozvinuté, symptomatické fázi jsou hladiny S-OC a S-bALP v důsledku inhibice OBL v aktivní fázi SMM nízké, dokonce i nižší nežli u MGNV. Rovněž v případě sérových hladin S-OC, tedy obdobně jako u S-bALP nebyl zjištěn vztah k rozsahu kostní destrukce u MKN, stádiu MM a k celkovému přežití (Tabulka 4) [13, 14]. Vyšetřování hladin PICP a PINP, považovaných za indikátory syntézy kolagenu OBL se u MM neosvědčily. Analýza souboru 268 nemocných s MM a MGNV provedená na našem pracovišti, zaměřená na diagnostický přínos vyšetření vybraných markerů OR a OF prokázala statisticky významné rozdíly sérových hladin ICTP (p < 0,9991), PINP (p=0,001) a osteoprotegerinu (p=0,00001) mezi jedinci s MGUS a nemocnými s MM (stádium 1-3 dle D-S), zatímco srovnání MGNV oproti stádiu-1 vyznělo nevýznamně [31]. Příčina proměnlivosti a diskrepance naměřených hodnot markerů OF není zcela jasná a přínos pro vlastní klinickou praxi sporný.

Význam ukazatelů kostního obratu v hodnocení antiresorpční léčby bisfosfonáty

Dosavadní výsledky jednoznačně dokládají nepochybný přínos ukazatelů OR v monitorování účinnosti terapie BFN a především v rozpoznání nemocných s příznivým léčebným účinkem [14, 17, 19]. Řada studií prokázala v případě terapie SMM s přítomností osteolytických lézí chemo-imunoterapií a antiresorpční léčbou klodronátem (CLO), pamidronátem (PAM) a kyselinou zoledronovou (ZA) pozitivní léčebnou odezvu dokumentovanou různě výrazným poklesem ukazatelů OR, tj. ICTP, NTX, CTX a/nebo TRACP-5b [25]. Zejména úprava původně zvýšených ukazatelů OR v odstupu tří měsíců od zahájení antiresorpční léčby PAM a ZA je považována za indikátor dobré prognózy nemoci a snížení nebezpečí SRE (skeletal related event) [33, 35]. Rovněž po antiresorpční terapii monoklonální protilátkou proti RANKL (denosumab) byl zaznamenán rychlý a hluboký pokles odbytu U- NTX, předběžné výsledky pilotní studie u MM ale prokázala zkrácení celkového přežití [36]. Bylo zjištěno, že persistence vysokých hodnot markerů OR v odstupu tří měsíců od zahájení antiresorpční léčby PAM a ZA umožňuje rozpoznání nemocných refrakterních na terapii BFN, ohrožených vysokým rizikem progrese osteodestrukce včetně patologických zlomenin a dokonce i časné smrti. V případě odhalení rezistence na terapii BFN je nutno pomýšlet možnost OKL-independentní formy osteoresorpce a přistoupit ke změně terapie [33, 35]. Za nepříznivý prognostický faktor v rámci terapie BFN je některými autory považována rovněž perzistence zvýšených hodnot PINP a bALP, tedy markerů OF [33, 36, 37].

Vliv antimyelomové léčby biologickými působky a BFN na ukazatele kostní remodelace

Některé studie posledních let prokázaly, že moderní léčba MM biologickými působky tj. thalidomidem a bortezomibem v kombinaci s BFN, a to i v relabující, či refrakterní fázi MM je provázena významným poklesem markerů OR včetně hladin sRANKL, indexu RANKL/OPG, DKK-1 a MIP-1α a dle některých studií bez ohledu na dosažení celkové léčebné odezvy (Tabulka 5) [38 - 43]. Pouze v případě terapie inhibitorem proteozomu bortezomibem byl zaznamenán osteo-anabolický efekt, dokumentovaný zmnožením OBL v kostní tkáni a vzestupem hladiny S-bALP a S-OC [19, 20, 41, 42, 44]. Ověření ovšem vyžaduje sporadické pozorování, že benefiční efekt na populaci OBL v kostní tkáni, pozorovaný po terapii bortezomibem potlačuje současná chemoterapie, např. režimem VMDT (velcade, melfalan, dexametazon, thalidomid) [43].

Nové potenciální ukazatele kostního obratu u myelomové kostní nemoci

Experimentální, ale i některé práce klinického charakteru nabídly řadu nových zajímavých molekul, které by již v brzké budoucnosti mohly rozšířit dosavadní spektrum ukazatelů kostního obratu, především markerů OR. Ve velmi slibném světle se jeví stanovení indexu RANKL/OPG v plazmě kostní dřeně nebo v krevním séru, vyjadřující stupeň osteoklastogeneze [45]. Z dosavadních šetření vyplývá jeho významný vztah ke klinickému stádiu a aktivitě MM, k tíži MKN a k celkovému přežití. Byl rovněž prokázán úzký vztah tohoto indexu k výši odbytu NTX močí a k hladině S-TRAP-5b a jeho poklesu po úspěšné antiresorpční terapii PAM a ZA provázené snížením OKL v kostní dřeni. V nadějném světle se jeví i vyšetřování hladin DKK-1 v krevním séru a /nebo v plazmě kostní dřeně, případně i stupně exprese DKK-1 v myelomových buňkách [46, 47]. Předběžné výsledky nasvědčují dobré korelaci se stupněm pokročilosti MM, vyhodnoceném s pomocí ISS a k rozsahu MKN včetně počtu osteolytických lézí vyhodnocených s pomocí konvenční radiografie skeletu a MRI i významné rozdílnosti jak buněčné exprese, tak i sérových hladin mezi MGNV a MM. V současnosti je v řešení zhodnocení klinického přínosu vyšetřování sérových hladin FRP-2, osteosklerostinu, activinu-A a dalších nadějných molekul [14, 37, 46, 48, 49]. Je nasnadě, že přínos nových molekul s úzkým vztahem ke stavu kostního obratu pro reálnou klinickou praxi přinesou teprve výsledky probíhajících randomizovaných klinických studií.

Přehled ukazatelů kostního obratu včetně klinického využití u MM

Je nasnadě, že v podmínkách standardní klinické praxe není účelné a ekonomicky zdůvodnitelné vyšetřování palety všech ukazatelů kostního obratu, diskutovaných v předloženém přehledu. Přehled vhodných, klinickými studiemi ověřených markerů doporučených IMWG, včetně vztahu k rozsahu MKN, predikci patologických kostních zlomenin, významu pro předpověď celkového přežití a specifických vlastností z hlediska jejich individuálního využití v klinické praxi je soustředěn tabelárně (Tabulka 6) [14]. Je zřejmé, že v nejúčelnějším světle se z hlediska obohacení stávající klinické praxe jeví vyšetřování sérových hladin ukazatelů OR, jmenovitě ICTP a/nebo odbytu NTX močí/24 hodin.

Závěr

Současné období se vyznačuje explozí poznatků, zvyšujících naše znalosti o patogenezi, klasifikaci a léčbě MKN, této dominantní klinické manifestaci MM. Je zřejmé, že především ukazatelé OR, přestože nejsou v současnosti integrální součástí diagnostických a stratifikačních kritérií MM, obohacují pohled na průběh MKN a vnášejí do hodnocení individuální, dynamický pohled. Je nasnadě, že jejich účelné začlenění do dosavadního standardního spektra diagnostických a stratifikačních testů a kvalifikované hodnocení zvyšuje možnosti individuálního přístupu k hodnocení tíže a aktivity MKN, predikce vývinu patologických kostních příhod a účelné antiresorpční i antimyelomové terapie s individuálním výběrem a modulací intenzity i délky léčby. Lze očekávat, že poznání nových molekul, hrajících klíčovou roli v patogenezi MKN se stane východiskem nové, perspektivní „terčově zacílené“ terapie (např. inhibice RANKL, DKK-1, FRP-2 , osteosklerostinu, activinu-A aj.). Je na snadě, že individuální výběr markerů kostního obratu v rámci vyšetřovacího algoritmu MKN v různých fázích MM vyžaduje kvalifikovaný přístup a hodnocení v kontextu výsledků klíčových laboratorních testů a zobrazovacích metod [3].

Předneseno v rámci XI. Pracovní konference na téma monoklonálních gamapatií, 16. 10. 2012,Hradec Králové.

Sdělení bylo zpracováno s podporou grantů IGA MZČR NT/12451-5 a IGA MZČR NT/14400.

Do redakce došlo 11. 1. 2013

Adresa pro korespondenci:

Prof. MUDr. Vlastimil Ščudla, CSc.,

3. interní klinika-NRE

LF UP a FN v Olomouci,

I. P. Pavlova 6, 775 20 Olomouc

e-mail:vlastimil.scudla@fnol.cz