Denosumab blokuje przejście resorpcji w formację kości korowej

Czy denosumab zmienia sposób remodelingu kości korowej?

Denosumab – przeciwciało anty-RANKL stosowane w leczeniu osteoporozy – zatrzymuje procesy przebudowy kości korowej w fazie resorpcyjno-rewersyjnej, uniemożliwiając przejście do fazy formacji kostnej. To kluczowy wniosek z analizy histomorfometrycznej 86 biopsji transiliakalnych pobranych od kobiet po menopauzie uczestniczących w badaniu FREEDOM. Badanie opublikowano w czasopiśmie Journal of Bone and Mineral Research, a jego autorzy z Uniwersytetu Kopenhaskiego oraz Amgen przeprowadzili szczegółową ocenę mikrostruktury kości korowej po 2–3 latach terapii denosumabem vs placebo.

Osteoporoza charakteryzuje się niską masą kostną i zwiększonym ryzykiem złamań. Mimo dostępności wielu leków antyresorpcyjnych, długoterminowe leczenie z utrzymanym efektem i bez wzrostu ryzyka działań niepożądanych pozostaje wyzwaniem. Większość terapii skuteczniej zapobiega złamaniom kręgów niż złamaniom pozakręgowym, co może wynikać z różnic w proporcji kości beleczkowej i korowej oraz lokalnej koncentracji leku. W fizjologicznym remodelingu kości u dorosłych równowaga między resorpcją a formacją zapewnia stałą masę kostną. W osteoporozie dochodzi do niewystarczającego sprzężenia między tymi procesami – opóźniona inicjacja formacji prowadzi do przedłużonej fazy resorpcyjno-rewersyjnej na poziomie jednostek przebudowy kości (BMU).

Dotychczasowe badania wykazały, że denosumab zwiększa gęstość mineralną kości (BMD) bardziej niż bisfosfonaty, choć oba typy leków redukują markery formacji kostnej w surowicy. Sugeruje to różne efekty na sprzężenie resorpcji i formacji. Badania HR-pQCT i μCT wykazały zmniejszoną porowatość korową w kości udowej po roku terapii, ale wyniki histomorfometryczne z biopsji talerza biodrowego były niejednoznaczne. Pozostawało niejasne, czy zmniejszona formacja kości wynika tylko z redukcji aktywacji resorpcji, czy również z zaburzeń przejścia od erozji do formacji w procesie remodelingu.

Jak oceniano wpływ denosumabu na remodeling kości?

Badanie przeprowadzono na biopsyjach z randomizowanego, podwójnie zaślepionego, kontrolowanego placebo badania fazy III FREEDOM, w którym 7868 kobiet po menopauzie z osteoporozą otrzymywało denosumab (60 mg co 6 miesięcy) lub placebo przez 3 lata. Kryteria włączenia obejmowały wiek 60–90 lat i T-score między −2,5 a −4,0. Wykluczono pacjentki z innymi schorzeniami wpływającymi na metabolizm kostny lub długotrwale leczone bisfosfonianami.

Do obecnej analizy włączono 86 biopsji transiliakalnych (43 denosumab, 43 placebo) pobranych po 2 lub 3 latach leczenia. Biopsje osadzono w metakrylanie glikolu, pocięto na skrawki o grubości 8 μm i wybarwiono metodą Goldnera. Obrazy uzyskano za pomocą skanera preparatów VS200 w trybie światła spolaryzowanego. Wszystkie pory wewnątrzkorowe zidentyfikowano i zmierzono półautomatycznie z wykorzystaniem głębokich sieci neuronowych, z ręczną weryfikacją każdej biopsji.

Kluczowym elementem metodyki była nowa klasyfikacja histomorfometryczna porów wewnątrzkorowych. Każdy por sklasyfikowano do jednego z czterech stadiów remodelingu na podstawie cech powierzchni kostnej: (1) pory erozyjne – z przerwaniem struktur lamellarnych bez oznak nowotworzenia osteoidu; (2) pory erozyjno-formacyjne – z obecnością zarówno powierzchni erozyjnych, jak i osteoidowych; (3) pory formacyjne – całkowicie otoczone osteoidem; (4) pory spoczynkowe – bez oznak erozji ani formacji. Dodatkowo oceniono powierzchnie przytarczowe pod kątem obecności erozji, osteoidu i powierzchni spoczynkowych.

Jak denosumab wpłynął na mikrostrukturę kości korowej?

Analiza wykazała istotnie mniejszą średnicę porów wewnątrzkorowych w grupie denosumab vs placebo (p=0,002), przy podobnej gęstości porów (p=0,8). To spowodowało tendencję do niższej porowatości korowej u pacjentek leczonych denosumabem (p=0,077). Grubość kory (p=0,9) i średnia powierzchnia porów (p=0,09) były porównywalne między grupami. W analizie par biopsji pobranych po 2 i 3 latach porowatość korowa była istotnie niższa po 3 latach denosumabu w porównaniu z 2 latami (dane w materiale suplementarnym).

Analiza porów spoczynkowych (z zakończonymi procesami remodelingu) nie wykazała różnic między grupami w ich odsetku wśród wszystkich porów, udziale w całkowitej powierzchni porów ani średniej powierzchni (p=0,094). Również grubość ścianek porów spoczynkowych była podobna (p=0,37), co odzwierciedla niezmienioną równowagę BMU między wielkością resorpcji i formacji na poziomie pojedynczych jednostek przebudowy kości. „Nasze wyniki pokazują, że denosumab nie wpływa na wielkość kości formowanej po zainicjowaniu procesu formacji” – piszą autorzy.

Co się dzieje z porami w różnych fazach remodelingu?

Mimo że denosumab teoretycznie powinien redukować aktywność osteoklastów, badacze nie zaobserwowali zmniejszenia odsetka porów erozyjnych (wartość p nieistotna) ani ich średniej powierzchni w grupie denosumab vs placebo. Jednak pory erozyjne miały istotnie wyższy udział w całkowitej powierzchni porów (% całkowitej powierzchni porów) w grupie denosumab (p<0,001). Wynikało to ze znacznego zmniejszenia częstości występowania porów erozyjno-formacyjnych (p<0,01) i formacyjnych (p<0,001).

Co więcej, pory erozyjno-formacyjne były istotnie mniejsze (średnia powierzchnia) w grupie denosumab vs placebo (p=0,004), przez co ich wkład w całkowitą porowatość był również mniejszy. Tylko 4 biopsje z grupy denosumab wykazywały jakiekolwiek pory formacyjne, co podkreśla niemal całkowity brak aktywności formacyjnej. W praktyce oznacza to, że denosumab zatrzymuje pory erozyjne w stadium, w jakim znajdowały się w momencie rozpoczęcia terapii, uniemożliwiając ich progresję do fazy formacyjnej.

Autorzy sugerują, że mechanizm tego zjawiska wiąże się z deplecją osteoklastów przez denosumab. Osteoklasty są nie tylko odpowiedzialne za resorpcję, ale również odgrywają kluczową rolę w przejściu do fazy formacyjnej poprzez uwalnianie czynników sprzęgających (coupling factors). Czynniki te – pochodzące z macierzy kostnej, błony osteoklastów lub wydzielane przez osteoklasty – rekrutują i różnicują komórki progenitorowe kości w dojrzałe osteoblasty. Bez osteoklastów ten proces jest zaburzony.

Czy denosumab zwiększa formację kości na powierzchni przytarczowej?

Wcześniejsze badania na małpach i ludzkich szyjkach kości udowej sugerowały, że ciągły wzrost BMD przy terapii denosumabem może wynikać ze zwiększonej formacji kości na powierzchni przytarczowej (modelowanie niezależne od resorpcji). Obecne badanie nie potwierdziło tej hipotezy w kości biodrowej. Wręcz przeciwnie – odsetek powierzchni przytarczowej pokrytej osteoidem był istotnie niższy w grupie denosumab vs placebo (2,6±3,5% vs 4,8±5,5%; p=0,036).

Co więcej, niemal cała powierzchnia przytarczowa (90,5±19,9%) u pacjentek otrzymujących denosumab była erozyjna, z istotnie wyższym odsetkiem powierzchni erozyjnych w grupie denosumab vs placebo. To odkrycie stoi w sprzeczności z hipotezą o modelowaniu przytarczowym jako głównym źródle wzrostu BMD. Autorzy sugerują, że różnice w obciążeniu mechanicznym między kością biodrową a udową mogą tłumaczyć te rozbieżności – kość udowa jest znacznie bardziej obciążona niż talerz biodrowy.

Co te wyniki oznaczają dla praktyki klinicznej?

Badanie dostarcza nowych informacji o mechanizmie działania denosumabu na poziomie mikrostruktury kości korowej. Kluczowym odkryciem jest zatrzymanie procesów remodelingu w fazie resorpcyjno-rewersyjnej, co prowadzi do akumulacji porów erozyjnych bez przejścia do fazy formacyjnej. Mimo to masa kostna wzrasta, co sugeruje, że wzrost BMD obserwowany w badaniach klinicznych nie wynika z całkowitego zamknięcia wszystkich poprzednich procesów remodelingu.

Autorzy proponują dwie możliwe przyczyny wzrostu BMD: (1) przedłużona wtórna mineralizacja starej kości w wyniku zahamowania obrotu kostnego; (2) modelowanie kości w innych lokalizacjach szkieletu bardziej obciążonych mechanicznie (np. kość udowa). Klinicznie istotne jest również to, że denosumab nie wpływa na wielkość kości formowanej po zainicjowaniu procesu formacji – grubość ścianek osteonu pozostaje niezmieniona, co odzwierciedla zachowaną równowagę BMU.

Praktyczne implikacje dotyczą monitorowania długoterminowego leczenia. Akumulacja porów erozyjnych może teoretycznie zwiększać ryzyko atypowych złamań korowych kości udowej, które rzadko występują u długotrwale leczonych pacjentów lekami antyresorpcyjnymi. Podobne zjawisko opisano u pacjentów leczonych alendronianem. Wymaga to dalszych badań, ale lekarze powinni być świadomi tego potencjalnego mechanizmu.

Jakie są ograniczenia tego badania?

Badanie przeprowadzono wyłącznie na biopsyjach talerza biodrowego u kobiet po menopauzie, co ogranicza możliwość uogólnienia wyników na inne lokalizacje szkieletu, mężczyzn czy inne choroby kostne. Połączenie próbek z 2 i 3 lat zwiększyło moc statystyczną, ale mogło maskować różnice między poszczególnymi punktami czasowymi. Biopsje pobrano 56 dni przed ostatnią dawką denosumabu, co uniemożliwia ocenę, czy resorpcja kostna odradza się pod koniec 6-miesięcznego cyklu dawkowania – niektóre badania sugerują taką możliwość.

Liczba dostępnych biopsji (43 na grupę) mogła być niewystarczająca do wykrycia małych zmian związanych z leczeniem. Analiza nie objęła analizy mocy przed rozpoczęciem badania, ponieważ wykorzystano materiał z wcześniejszego badania FREEDOM. Dodatkowo 11% zidentyfikowanych porów nie można było sklasyfikować ze względu na niewystarczającą jakość morfologiczną preparatów.

Jakie wnioski płyną z tego badania dla terapii osteoporozy?

Badanie wykazało, że denosumab zatrzymuje przejście z fazy erozyjnej do formacyjnej w remodelingu kości korowej u pacjentek z osteoporozą, co odzwierciedla zatrzymanie procesów przebudowy w fazie resorpcyjno-rewersyjnej. Powstawanie nowych procesów remodelingu jest niemal całkowicie zahamowane, co oznacza, że obserwowane pory erozyjne w dużej mierze odzwierciedlają pory obecne przed rozpoczęciem leczenia. Pory przechodzące formację w momencie rozpoczęcia terapii są całkowicie wypełniane bez wpływu na wielkość formowanej kości.

Autorzy sugerują, że zatrzymanie remodelingu w fazie resorpcyjno-rewersyjnej można przypisać brakowi czynników sprzęgających pochodzących z osteoklastów, które są kluczowe dla ekspansji i dojrzewania komórek progenitorowych kości niezbędnych do przejścia w fazę formacyjną. Ciągły wzrost BMD obserwowany w badaniach klinicznych nie może być wyjaśniony całkowitym zamknięciem wszystkich poprzednich procesów remodelingu. Wymaga to dalszych badań nad mechanizmami wtórnej mineralizacji i modelowania kości w lokalizacjach o większym obciążeniu mechanicznym. Klinicznie istotne pozostaje monitorowanie długoterminowych efektów terapii, szczególnie w kontekście potencjalnego ryzyka atypowych złamań.