Витамин D и метаболизм костной ткани у здоровых мужчин

– Автор: Heli T Viljakainen, Milja Vaisanen, VirpiKemi, Toni Rikkonen, Heikki Kroger, E Kalevi A Laitinen, HannuRita, и Christel Lamberg-Allardt, Heli T Viljakainen, Milja Vaisanen, VirpiKemi, Toni Rikkonen, Heikki Kroger, E Kalevi A Laitinen, HannuRita, и Christel Lamberg-Allardt, Heli T Viljakainen, Milja Vaisanen, VirpiKemi, Toni Rikkonen, Heikki Kroger, E Kalevi A Laitinen, HannuRita, и Christel Lamberg-Allardt

Дополнение рациона пищевыми добавками с витамином D в зимнее время года подавляет сезонные колебания гормонов, регулирующих метаболизм кальция, и поддерживает метаболизм костной ткани у здоровых мужчин

Heli T Viljakainen,1 Milja Vaisanen,1 VirpiKemi,1 Toni Rikkonen,2 Heikki Kroger,3 E Kalevi A Laitinen,4 HannuRita,5and Christel Lamberg-Allardt[1]

Авторы утверждают, что не имеют конфликта интересов.

[1]Calcium Research Unit, Department of Applied Chemistry and Microbiology, University of Helsinki, Helsinki, Finland; 2Bone and Cartilage Research Unit, University of Kuopio, Kuopio, Finland; 3Department of Orthopaedics and Traumatology, Kuopio University Hospital, Kuopio, Finland; 4Department of Obstetrics and Gynecology, Helsinki University Central Hospital, Helsinki, Finland; 5Department of Forest Resource Management (Statistics and Methodology), University of Helsinki, Helsinki, Finland.

РЕЗЮМЕ: Предполагается, что витамин D играет определенную роль в совокупности процессов резорбции костной ткани и остеогенеза. Считается, что, в отличие от женщин, мужчины имеют более стабильный процесс ремоделирования костной ткани и поэтому менее подвержены сезонным колебаниям гормонов, регулирующих метаболизм кальция. Было изучено, подвержены ли здоровые мужчины сезонным колебаниям гормонов, регулирующих метаболизм кальция, маркеров ремоделирования костной ткани. Далее было определено, что для профилактики подобных колебаний требуется потребление витамина D. В исследование были включены (N = 48) здоровые мужчины Европеоидной расы в возрасте 21-49 лет из округа Хельсинки, которые, в среднем, обычно потребляют с пищей витамин D в дозе 6,6 ± 5,1 (SD) мкг/сутки. Это было 6-месячное двойное-слепое интервенционное исследование по изучению витамина D, в котором участников распределили по трем группам 20 мкг (800 МЕ), 10 мкг (400 МЕ) или плацебо. Забор крови в условиях натощак осуществляли шесть раз для проведения анализа сыворотки крови (S-)25(OH), интактного паратиреоидного гормона (iPTH), костной щелочной фосфатазы (BALP) и устойчивой к тартрату кислой фосфатазы (TRACP). Радиальную объемную минеральную плотность костной ткани (vBMD) измеряли в начале и в конце исследования с помощью периферической количественной компьютерной томографии (pQCT). В зимнее время в группе плацебо наблюдались колебания S-25(OH)D, S-PTH и S-TRACP (p < 0,001, p = 0.012, и p < 0.05, соответственно), но не S-BALP или vBMD. Потребление пищевых добавок ингибировало зимнее повышение уровней PTH (p = 0.035), снижало концентрацию S-BALP (p < 0.05), но оказывало незначительное благотворное влияние на кортикальную BMD (p = 0.09). У здоровых мужчин наблюдалось зимнее снижение уровня витамина D, что влияло на концентрацию PTH. Потребление пищевых добавок с витамином D повышало уровень витамина D и подавляло зимнее повышение уровней PTH и также снижало концентрацию BALP. Соотношение TRACP/BALP показывает устойчивую совокупность процессов ремоделирования костной ткани. Стабильное соотношение наблюдалось у участников со стабильными показателями PTH на протяжении всего периода исследования. Полагают, что для профилактики сезонного повышения уровней PTH и сохранения стабильного уровня метаболизма молодым здоровым мужчинам Европеоидной расы требуется ежедневное потребление витамина D в диапазоне 17,5-20 мг (700-800 МЕ).

J Bone Miner Res 2009;24:346-352. Опубликовано онлайн 13 октября 2008; doi: 10.1359/JBMR.081009

Ключевые слова: витамин D, PTH, соотношение TRACP/BALP, pQCT, сезонные колебания

ВВЕДЕНИЕ

Быстро увеличивается объем данных о роли витамина D в сохранении здорового состояния костной ткани. Один из оставшихся вопросов – относится ли это к скелету женщины. Большинство лечебных процедур с добавлением витамина D выполнялись на пациентах женского пола, и их основная цель – профилактика остеопороза. Так как мужчины менее подвержены риску развития остеоопороза, эффект витамина D на скелет мужчины изучали в меньшей степени. Хотя патология остеопороза у мужчин и женщин различается, вторичный гиперпаратиреоз имеет общие черты у участников обоего пола.

В одномоментных исследованиях сообщалось о взаимосвязи между уровнем сывороточного 25-гидроксивитамина D [S-25(OH)D] и минеральной плотности костной ткани BMD как у мужчин, так и женщин  в различных возрастных группах.(1) Оптимальный уровень здоровья костной ткани отмечают на фоне потребления витамина D в дозе 80-100 нМ.(2) Но лишь несколько видов рандомизированного контролируемого лечения с использованием Витамина D в качестве монотерапии или в комбинации с кальциевой терапией продемонстрировали положительный эффект на поддержание уровней гормонов, регулирующих метаболизм кальция у мужчин,(3,4) предотвращали потерю костной массы среди пожилых мужчин(5,6) или снижали риск переломов.(5,7) Иные исследования не выявили пользы от проведенного лечения.(8,9)

В северном полушарии наблюдается кратковременный дефицит витамина D из-за недостатка ультрафиолетовых лучей спектра B в зимнее время, которое сопровождалось низким потреблением витамина D,(10-13) осложняя кумуляцию минералов в костной ткани у подростков(14) и форсируя метаболизм костной ткани у здоровых взрослых людей.(15) С течением времени это может привести к снижению костной массы.(16) Но предполагают, что зимнее время в меньшей времени влияет на метаболизм костной ткани у мужчин и молодых людей, чем у пожилых мужчин.(17)Это подразумевает, что роль витамина D имеет гендерные различия, что является основой для дальнейших исследований. Цели настоящего исследования – описать надлежащее потребление витамина D у здоровых мужчин для поддержания стабильного уровня витамина D в зимнее время и профилактические меры относительно зимней концентрации сывороточного PTH (S-PTH). Изучалось наличие возможных различий у этих мужчин относительно маркеров ремоделирования костной ткани и радиальной волюметрической минеральной плотности костной ткани (vBMD) в зимний период, и возможность профилактики подобных явлений при потреблении пищевых добавок с витамином D.

РИС.1. Схемма исследования.

Набор 54 здоровых мужчин в возрасте 21-49 лет на территории университета в сентябре-октябре 2004
Забор скринингового образца крови, исходные данные, полученные на основании опросника и минеральной плотности костной ткани, измеренной pQCT (рандомизация по уровню S-25-OHD, возрасту, весу  и усвоению витамина D
Время: ноябрь Плацебо

N=18

 10 мкг

N=18

 20 мкг

N=18
Потеряли интерес Потеряли интерес Потеряли интерес
6 месяцев: апрель Визиты исследования осуществлялись с 5-6 недельными интервалами-забор крови – всего 6 процедур-потребление витамина с питанием повторно проверялось в феврале-измерение минеральной плотности pQCT через 6 месяцев

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Участники

Мужчины Европеоидной расы (N = 54) в возрасте 21-49 лет были набраны в округе Хельсинки (60°N) с помощью объявлений на территории Хельсинского Университета, Хельсинки, Финляндия. На основании расчета мощности по S-25(OH)D (средняя концентрация, 68 ± 15 нм; ожидаемое изменение, 30 нм) при предполагаемой мощности 90% на уровне a = 0.05, было сделано заключение о соответствующем размере выборки 12 человек. Протокол исследования был одобрен Этическими Комитетами больничных округов Хельсинки и Уусимаа. Все участники подписали письменное информированное согласие в соответствии с Хельсинской Декларацией.

Протокол исследования

Это было рандомизированное, двойное слепое, плацебо-контролируемое, 6-месячное интервенционное исследование по изучению витамина D (Рис. 1). 54 участника были распределены по трем группам и получали ежедневно четыре таблетки с завтраком, доза состояла из 20 мкг (800 МЕ) или 10мкг (400 МЕ) витамина D3 или плацебо. Все таблетки (Минисан) были предоставлены компанией Верман (Ярвенпаа, Финляндия) и были аналогичными по размеру и вкусу. Производитель подтвердил, что фактическое содержание витамина D в таблетках на 7,5% превышало содержание, указанное в маркировке. Участников просили принимать эти таблетки до завершения исследования и вернуть исследователям все неиспользованные таблетки в ходе последнего визита исследования для подсчета таблеток. Помимо этого, участникам рекомендовали записывать те дни, когда они принимать таблетки, в дневнике для последующего наблюдения. Комплаентность лечению подтверждалась подсчетом числа таблеток и рассмотрением дневника. Таким образом, фактическое потребление витамина D с пищевыми добавками составило 19,0 ± 4,5, 10,3 ± 0,4 и 0 мкг, соответственно. Из 54 участников, которые были изначально включены в исследование, по 2 участника из трех исследовательских групп выбыли из исследования. В результате в каждой группе осталось по 16 участников, итого 48 участников завершило 6-месячный протокол исследования. В ходе исследования не разрешалось совершать поездки в солнечные места или пользоваться услугами солярия.

Рандомизация проводилась для минимизации эффекта от различий в возрасте, весе, исходного статуса S-25(OH)D и потребления витамина D с пищей в трех группах.

Исследование длилось с начала ноября до окончания апреля, в целом 26 недель. Образцы крови в условиях натощак брались в интервале 5-6 недель, всего шесть раз в одно и то же время в интервале с 7:30 до 9:30 утра. Образцы крови обрабатывали на протяжении 3 часов и центрифугировали со скоростью 3000 оборотов в минуту на протяжении 15 мин, и сыворотку хранили в аликвотах при температуре -70°C до проведения анализа. Вес тела, рост и минеральную плотность дистального и проксимального радиального отдела измеряли с помощью pQCT при включении в исследовании и 6 месяцев спустя.

Лабораторные оценки

Уровень S-25(OH)D измеряли во всех образцах, взятых натощак с помощью количественного иммуноферментного анализа (IDS, Boldon, UK). Колебания в пределах одного анализа составили <2%. Измеряя все образцы от одного и того же пациента в   серии анализов, не допускали колебаний результатов (7,9%). Воспроизводимость результатов обеспечивали при соблюдении схемы независимой оценки качества по применению витамина D, DEQAS. Были получены стандартные концентрации S-25(OH)D. Уровень витамина D расценивался как достаточный при концентрации S-25(OH)D <25 нм, недостаточный при концентрации 25 нм < 25(OH)D < 80 нм, и достаточный при концентрации 25(OH)D >80 нм).(2)

Уровень S-PTH определялся при выполнении первого, третьего и шестого повторного забора с помощью коммерческого анализа IEMA(IDS), коэффициенты вариации в пределах одного анализа и при сравнении разных анализов составили 2,7% и 6,3%, соответственно.

Содержание сывороточной костной щелочной фосфатазы (S-BALP) определяли с помощью  количественного иммуноферментного анализа OCTEIA Octase BAP  (IDS), что позволяло описать остеогенез на фоне первого, третьего и шестого повторного забора. Коэффициенты вариации в пределах одного анализа и при сравнении разных анализов составили 2,9% и 5,0%, соответственно.

Маркер резорбции костной ткани, сывороточного активного изоформа 5b TRACP (S-TRACP), определяли с помощью анализа костной ткани TRACP assay (SBA Sciences, Turku, Finland). Коэффициенты вариации в пределах одного анализа и при сравнении разных анализов составили 4,0% и 4,0%, соответственно.

Измерения плотности костной ткани с помощью pQCT

Минеральная плотность периферической костной ткани из недоминантного отдела  определяли с помощью периферической количественной компьютерной томографии. Два среза по 2,5 мм (размер вокселя 0,5 мм, на участках 4% и 66%, измерялись проксимально в дистальном отделе (XCT-2000; Stratec, Pforzheim, Germany) и упоминаются далее в тексте как дистальный и проксимальный отделы. Чтобы определить стандартную анатомическую локализацию исходной линии участка в дистальной зоне использовали 30-мм двухмерное предварительное изображение. Длину недоминантого предплечья определяли как  расстояние между локтевым и шиловидным отростком, которые составляли основу для локализации дистального и проксимального срезов. Через 6 месяцев измерения BMD осуществляли с помощью программы повторных измерений, которая позволяла установить стартовую точку, согласно предыдущим измерениям

Таблица 1. исходные характеристики
Плацебо Значимость
N 16 16 16
Возраст (лет)

30,4 (7,2)

28,0 (7,1)

28,9 (6,8)

0,605
Рост (см)

177,6 (6,7)

181,1 (7,9)

177,0 (8,0)

0,227
Вес (кг)

78,7 (14,4)

80,0 (16,1)

78,4 (11,7)

0,945
Физическая активность (мин/сутки)

43,3 (42,9)

51,5 (41,7)

50,9 (31,3)

0,793
Усвоение витамина D (мкг/сутки)

6,6 (2,8)

8,6 (6,3)

7,6 (5,5)

0,532
Общее усвоение витамина D (мкг/сутки)

6,6 (2,8)

27,8 (8,6)

18,0 (6,0)

<0,001
Усвоение кальция (мг/сутки)

1250 (600)

1510 (900)

1260 (790)

 0,587a
S-25(OH)D (нм)

64,7 (18,5)

62,3 (13,6)

60,3 (11,6)

0,697
S-PTH (пи)

2,55 (0,62)

2,73 (0,86)

2,41 (0,77)

0,476
S-BALP(мг/л)

16,3 (4,6)

21,9 (7,1)

18,7 (5,2)

 0,054*
S-TRACP (Ед/л)

3,2 (0,7)

3,6 (1,0)

3,4 (0,7)

0,389
Дистальная область
TB BMD (г/см3)

368,0 (60,1)

395,7 (48,8)

379,7 (57,9)

0,355
TB CSA (мм2)

417,1 (75,8)

385,4 (59,8)

426,6 (78,2)

0,225
Trab BMD (г/см3)

209,0 (42,7)

222,2 (40,9)

229,5 (42,9)

0,365
Проксимальная область
BMD кортикального слоя (г/см3)

1148,0 (17,6)

1139,4 (35,3)

1120,0 (30,7)

0,021
TB CSA (мм2)

99,4 (14,2)

95,0 (14,9)

105,2 (21,4)

0,230

Данные анализировали с помощью комплекта программного обеспечения производителя, версия 5.50, в котором внешний контур кости определялся с пороговым значением 280 мг/см3.(18) Сканы анализировали в режиме контурных колебаний 2 (45%) и поверхностном режиме 1 для оценки общих параметров костной ткани (TB) и зрелой костной ткани (Trab) на 4% участке. На 66% участке был выявлен кортикальный слой костной ткани (Cort) при режиме разделения 1 и пороговом значении  710 мг/см3.

Краткосрочная прецизионность (CV%) определялась с помощью повторных измерений у семи пациентов. Коэффициент вариации по BMD и перекрестному срезу (CSA) общей костной  ткани, кортикальной и зрелой костной ткани составил 2.15, 1.99, 0.71, 0.88 и 1.32, 1.99, соответственно. Фантомные сканы выполняли ежедневно для сохранения условий обеспечения качества. Долгосрочные коэффициенты вариации для фантомной BMD и CSA составили 1.9, 1.1, 2.7, 0.79 и 0.50, 0.78 в TB, Cort и Trab, соответственно.

Оценка пищевых добавок

Добавление пищевых добавок с витамином D и кальцием в рацион оценивалось с помощью валидированных опросников частоты потребления различных пищевых продуктов,(19) на основании национальной базы пищевых продуктов Финляндии, Fineli. Участники не потребляли иные пищевые добавки, содержащие витамин D, помимо тех, что выдавались исследователями. Основными источниками витамина D в рационе были рыба (32%), витаминизированные молочные продукты (25%), обогащенное масло (18%), различные источники (18%) и яйца (7%).

Статистические анализы

Статистические анализы выполнялись с помощью пакета SPSS, версия 12.0 для Windows (SPSS, Chicago, IL, USA). Коэффициент корреляции Пирсона и Спирмана  использовали для оценки взаимосвязи между переменными. Дисперсионный анализ повторных измерений ANOVA проводили для оценки эффекта потребления пищевых добавок на уровни S-25(OH)D и S-PTH в различные моменты времени. Сравнение групп осуществлялось по различиям. Средний ответ сообщался по площади под фармакокинетической кривой (AUC), которая рассчитывалась на основании различий.

Изменения минеральной плотности костной ткани и маркеров ремоделирования костной ткани анализировались с помощью дисперсионного анализа (ANCOVA), в котором исходные значения, усвоение кальция, физическую активность и соответствующее изменение CSA использовали как ковариаты. Было выявлено, что ATB CSA имело отрицательную корреляцию со значением ATB BMD (r = -0,888, p < 0.001) в дистальном участке. Значения ATB CSA повлияли на  результаты BMD на 4% участке, так как толщина кортикального слоя повышается с удалением от измеряемого дистального участка. Значения ACSA влияли как минимум на Trab BMD.

Сравнения нескольких групп выполнялось с помощью анализа ANOVA. Апостериорные тесты выполнялись с наименьшим достоверным различием (LSD). Если переменные нормально не распределялись, использовали критерий Крускала-Уоллиса.

Результаты были представлены в виде средних значений ± SD, если нет иных показаний. Результаты расценивались как значимые при p < 0.05; значения p в интервале 0,05 – 0,10 рассматривались как тенденция.

Средняя комплаентность составила 94,5 ± 6,3%, и различалась между группами.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Исходные характеристики показаны в Таблице 1. Среднее усвоение витамина D с пищевыми добавками в рационе составило 6,6 ± 5,1 мкг/сутки, что не различалось в группах. Общее усвоение витамина D включало естественное усвоение исследуемых пищевых добавок и усвоение, основанное на комплаентности. В ходе исследования не наблюдалось изменений основных характеристик (т.е. усвоение кальция и физическая активность).

S-25(OH)D

На Рисунке 2A показан ответ S-25(OH)D на различные дозы витамина D. Достоверное различие между группами было выявлено с помощью анализа повторных измерений ANOVA (p < 0,001).

РИС. 2. (A) Ответ концентрации S-25(OH)D на пищевые добавки с витамином D. Обозначены точки времени с 5-недельным интервалом, начиная с начала ноября. Символы (■) 0, (*) 10 и (0)20мкг/сутки представляют средние значения в каждый момент времени, и величина ошибки = SE. Достоверное различие было выявлено в группах с помощью дисперсионного анализа ANOVA   повторных изменений (p < 0,001). Исходный уровень 25(OH)D использовали как ковариату (p < 0.001). (B) Эффект добавления пищевых добавок в рацион на концентрацию S-PTH. Средние значения представлены на первой, третьей и шестой точках времени с величинами ошибки. Достоверное различие было выявлено в группах с помощью анализа ANOVA повторных измерений (p = 0,035). Исходный уровень S-PTH использовали как ковариату (p < 0,001).

При приеме доз 10 и 20 мкг средний ответ (AUC) был на 27,0 ± 2.4 (SE) нм и 22,6 ± 3,4 (SE) нм выше, чем при приеме плацебо (p < 0.001). Различие между группами 10 и 20 мкг составило 4,5 ± 2,3 (SE) нм (p = 0,064).

В период с первой до последней точки времени концентрация S-25(OH)D увеличивалась на фоне приема доз на 15,3 ± 14,4 и 27,8 ± 17,5 нм, соответственно, и снижалась в группе плацебо на 12,5 ± 9,1 нм. Уровень AS-25(OH)D различалась в группах исследования (ANOVA; p < 0,001). Средний дозовый ответ [=AS-25(OH)D (нм/доза(мкг)] составил 1,55 ± 1,24 нм/мкг, и этот показатель не отличался в группах, получавших пищевые добавки.

S-PTH

Ответ S-PTH на пищевые добавки различались в группах (анализ повторных измерений ANOVA; p = 0,035;

Рис. 2B). Хотя в группе плацебо и группе 10 мг наблюдение повышение уровня на протяжении первых 10 недель (p = 0,014 и p = 0,043, соответственно), общий ответ S-PTH, рассчитанный с первой до последней точки времени был нулевым в группе 10мкг (анализ повторных измерений ANOVA; p = 0,140), тогда как основное повышение на 31% наблюдалось в группе плацебо (p = 0,024) и среднее изменение на 13,3% в группе 20мкг (p = 0,012).

РИС. 3. Изменения уровней маркеров ремоделирования костной ткани в ходе исследования. Уровень маркера остеогенеза S-BALP (заштрихованные прямоугольники) снижался в большей мере в группах, получавших витамин D, чем в группе плацебо (ANCOVA; p < 0,05). Во всех группах наблюдалась аналогичная активность S-TRACP (белые прямоугольники). Исходные значения использовали в данной модели как ковариаты.

Данные по анализу костной ткани

В группе плацебо не наблюдалось сезонных колебаний BMD (N = 16) за 6-месячный период (данные не показаны).

Дистальная область: Изменения уровня минеральной плотности TB и Trab анализировались при выполнении дисперсионного анализа ANCOVA по таким ковариатам как усвоение кальция, физическая активность, исходный уровень BMD и ATB CSA. В группе плацебо не выявлено  различий BMD (N = 16) за 6-месячный интервал (данные не показаны).

Проксимальная область: ACort BMD в проксимальной области анализировали при выполнении ANCOVA по таким ковариатам как усвоение кальция, физическая активность, исходный уровень BMD и ATB CSA. В группах наблюдалась тенденция к изменениям уровня ACort BMD (p = 0.090) в проксимальной области. Уровень  ACort BMD увеличивался на фоне увеличения дозы пищевых добавок с витамином D.

Маркеры ремоделирования костной ткани

Исходно наблюдалась аналогичная положительная корреляция маркеров костной ткани (в комбинированных группах: r = 0,309, p = 0,031). Через 6 месяцев наблюдалась положительная корреляция маркеров ремоделирования в группах 10 и 20 мкг (r = 0,521, p = 0,038 и r = 0,502, p = 0,046, соответственно), но это не касалось группы плацебо.

Уровень S-BALP снижался в группах, получавших пищевые добавки с витамином D, но не менялся в группе плацебо; таким образом, уровень AS-BALP варьировал в исследуемых группах (ANCOVA; p < 0,05; Рис. 3). Различие между группой плацебо и группой 20мкг составило 2,19 ± 0,90 (SE)мг/литр (p = 0,02) и между группой плацебо и группой 10мкг составило 1,.60 ± 0,88 (SE)мг/литр (p = 0,07). Уровень маркера резорбции, S-TRACP, снизился на 7,8% в группе плацебо (p < 0,05), и аналогичный паттерн наблюдался в группах, получавших пищевые добавки, между группами не было выявлено различий.

I II III Значимость
dS-PTH (пм) -0,70 (0,36) 0,06 (0,17) 1,10 (0,67) <0,001
Диапазон -1,38; -0,18 -0,15; 0,34 0,37; 2,5
dS-25(OH)D (нм) 17,9 (14,4) 9,6 (21,2) – 4,2 (22,4) 0,020*
dtracp/balp 0,01 (0,037) – 0,004 (0,030) – 0,027 (0,056) 0,060
Общее усвоение витамина D (мкг) 21,2 (10,7) 16,9 (8,9) 12,0 (7,0) 0,027t

Даны средние значения (SD).
* p = 0,267 для сравнения I и II, p = 0,064 для II и III, и p = 0,006 для I и III. t p = 0.195 для сравнения I и II, p = 0,150 для II и III, и p = 0,007 для I и III.

Предполагается, что соотношение маркеров ремоделирования будет более информативным, чем отдельные маркеры.(20) Соотношение TRACP/BALP показывает стабильный баланс между маркерами объединение маркеров. Соотношение маркеров ремоделирования костной ткани достоверно не различалось в группах (повторные меры ANOVA: p = 0.130), но были выявлены колебания уровней сывороточного PTH и 25(OH)D. В регрессионной модели  DS-PTH составил 8,8% колебания (p = 0,041), и стандартизированный показатель b составлял – 2.108, тогда как DS-25(OH)D составлял 6,3% подобного колебания (p = 0,092), и стандартизированный показатель  b составил 0,251. Взаимосвязь между ответом S-PTH и маркерами ремоделирования костной ткани далее изучали путем деления ответа на S-PTH на тертили (Таблица 2). Полученные результаты свидетельствуют, что усвоение витамина D мужчинами, которые имеют как стабильный уровень PTH, так и соотношение TRACP/BALP на протяжении всего зимнего времени, составило 17мкг/сутки (95% CI, 12,0-21,8мкг).

ОБСУЖДЕНИЕ

Наблюдались четкие сезонные колебания уровней 25(OH)D и PTH, первый снижался и второй увеличивался на протяжении всей зимы. Следует отметить, что уровень маркера резорбции костной ткани S-TRACP снизился  на 7,8% в ходе 6-месячного исследования, но уровни как S-BALP, биомаркера остеогенеза, так как радиальной vBMD не менялись. Считалось, что мужчины имели более стабильный метаболизм костной ткани, чем женщины.(21,22) Помимо этого, потеря костной массы у мужчин обычно происходит по причине снижения метаболизма костной ткани, особенно на фоне снижении остеогенеза, а не форсированного метаболизма костной ткани.(22) В предыдущих исследованиях(16,23,24) была отмечена ускоренная ресорбция костной ткани в зимнее время по причине повышенной концентрации PTH. Хотя уровень PTH увеличился на 31%, и пациенты в группе плацебо испытывали дефицит витамина D, не увеличивался уровень маркера резорбции костной ткани, TRACP, и не снижался. Было показано, что физическая активность(25) и повышенное потребление кальция подавляют процесс резорбции костной ткани, но эта два условия были исключены из исследования. Поэтому тогда как S-TRACP является крайне достоверным маркером резорбции костной ткани в период последующего наблюдения и прогноз остеопороза,(26) соотношение маркеров костной ткани более четко демонстрирует ситуацию.

Сезонные колебания уровней S-25(OH)D и PTH объясняются снижением инсоляции, особенно в северных странах, и при отсутствии добавления витамина D в рацион.(10,11,15) Предполагается, что подобное колебание влияет на метаболизм костной ткани и приводит к снижению минеральной плотности, что является одним из факторов риска развития остеопороза.(16) В зимнее время увеличивается частота переломов,(27)вероятно не только из-за ледяной и снежной погоды, которая способствует падению(28), но также влияет на уровень витамина D, что отражается на прочности кости и мышечной силе.(29) Сезонные колебания BMD были продемонстрированы в ходе многолетнего наблюдения(16,24) и одномоментных исследований.(30,31) В этом исследовании не выявлено сезонных колебаний vBMD у здоровых мужчин. Недавно Meier et al.(16)сообщили об потере костной массы у 1% участников обоих полов в возрасте 33-78 лет на протяжении двух последующих зим, согласно результатам  DXA центральной части тела. Но сезонная потеря костной массы в этом исследовании(16) не была статистически достоверной. Преимущества данного исследования включали использование pQCT, что позволяло локализовать изменения костной ткани, и двойного-слепого дизайна, что отличало это исследование от протокола Meier et al.(16) Но изменения в периферической части могут отличаться от изменений в центральной части тела.

Добавление в рацион пищевых добавок с витамином D дозозависимым образом улучшало концентрацию S-25(OH)D. Средний дозозависимый ответ составил 1,55 ± 1,24 нм/мг, что соответствовало данным предыдущих исследований.(32,33) Стандартные концентрации на фоне приема доз 10 и 20мг составили 78 и 88 нм, соответственно, что свидетельствует об оптимальном уровне витамина D.(2) Стабильная концентрация PTH наблюдалась на фоне приема дозы 10 мкг, но доза 20 мкг подавляла нормальное исходное значение PTH. Так как PTH является основным регулятором ремоделирования костной ткани, снижение его концентрации может привести к развитию адинамического остеопороза, что характерно для пациентов с заболеванием почек,(21) но избыточный прием пищевых добавок с кальцием и витамином D может также стать предрасполагающим фактором для развития заболевания. Отличительной чертой адинамического остеопороза низкий метаболизм костной ткани, что особенно влияет на зрелую костную ткань и может увеличивать риск переломов.(21)

Добавление в рацион пищевых добавок снижало концентрацию BALP, тогда как в группе плацебо этот показатель оставался без изменений. Обычно считается, BALP является индикатором жизнеспособности остеобластов, но также считается маркером общего метаболизма костной ткани.(34) Минерализация костного матрикса происходит параллельно созреванию остеобластов, что снижает уровень BALP.(21) Для детей с недостатком витамина D характерно повышение концентрации BALP(35); изначально показатели остеогенеза являются высокими; и в соответствии с уровнем витамина D, на фоне минерализации снижается концентрация BALP.(36) Иным возможным объяснением является замедление метаболизма костной ткани на фоне снижения уровня PTH в группах, получавших пищевые добавки с витамином D.

Концентрация TRACP снижалась во всех группах аналогичным образом. Результаты исследования по TRACP отличались от результатов более ранних исследований, в которых показатели резорбции костной ткани увеличивались в зимнее время.(15,16) Однако, базальное усвоение витамина D у мужчин составило примерно 7 мкг, а мужчины в группе плацебо не страдали от дефицита витамина D, но его уровень  был недостаточным. Таким образом, снижение 25(OH)D не было достаточно выраженным, чтобы привести к резорбции костной ткани у мужчин, для которых характерен более стабильный метаболизм костной ткани, в отличие от женщин.(22,37) Предположили, что соотношение или индекс обоих маркеров ремоделирования будет более информативным, чем отдельные маркеры.(20) Полученные результаты подтверждают это предположение, так как соотношение TRACP/BALP варьировало в зависимости от уровней S-PTH и S-25(OH)D. Это соотношение не менялось в тертиле, сохраняя стабильный уровень S-PTH, при котором усвоение витамин D составило 17 мкг/сутки (95% CI, 12,0-21,8), тогда как в другом тертиле S-PTH отмечены его изменения. Аналогичным образом, более выраженная корреляция между маркерами ремоделирования, которая наблюдалась в группах, получавших пищевые добавки с витамином D, указала на эффект витамина D на совокупность процессов.

Результаты по vBMD показали, что витамин D оказывает эффект только на корковый слой кости. Пищевые добавки с витамином D положительно влияли на минеральную плотность коркового слоя, и наблюдалась взаимосвязь ответа и дозы. Ранее исследование, проведенное Moyer-Mileur et al.(38) у девочек в возрасте от 9 до 12 лет показало, что терапия кальцием и витамином  D увеличивал уровень Trab vBMD в дистальном отделе большеберцовой кости. По нашим сведениям, не проводилось иных исследований с использованием pQCT для этой цели. В некоторых отчетах(39-41) описывается положительная взаимосвязь между уровнем 25(OH)D и локальной минеральной плотностью костной ткани у мужчин, и аналогичная взаимосвязь отмечалась у молодых женщин.(19) С помощью ретроспективного анализа с 90% мощности, для выявления 2% изменения минеральной плотности коркового слоя потребуется размер выборки 37 участников в каждой группе. К сожалению, первоначальный расчет размера выборки, основанный на 25(OH)D не подходил для vBMD.

Недавно Vieth et al.(42) и иные эксперты сделали вывод, что для поддержания здоровья костной ткани требуется доза витамина D 600-800 МЕ (15-20 мкг). Было сделано заключение, что для профилактики сезонного повышения уровня PTH и поддержания стабильного метаболизма костной ткани молодым здоровым мужчинам Европеоидной расы требуется общая суточная доза витамина D в диапазоне 17,5-20мкг (700-800 МЕ). Текущие рекомендации для взрослых жителей Северного (7,5мкг, 300 МЕ)(43) являются неприемлемыми в том, что касается здоровья костной ткани.

БИБЛИОГРАФИЯ

  1. Bischoff-Ferrari HA, Dietrich T, Orav EJ, Dawson-Hughes B 2004 Positive association between 25-hydroxy vitamin D levels and bone mineral density: A population-based study of younger and older adults. Am J Med 116:634-639.
  2. Dawson-Hughes B, Heaney RP, Holick MF, Lips P, Meunier PJ, Vieth R 2005 Estimates of optimal vitamin D status. Os-teoporos Int 16:713-716.
  3. Guillemant J, Le HT, Maria A, Peres G, Guillemant S 2001 Wintertime vitamin D deficiency in male adolescents: Effect on parathyroid function and response to vitamin D3 supple­ments. Osteoporos Int 12:875-879.
  4. Barnes MS, Robson PJ, Bonham MP, Strain JJ, Wallace JM 2006 Effect of vitamin D supplementation on vitamin D status and bone turnover markers in young adults. Eur J Clin Nutr 60:727-733.
  5. Dawson-Hughes B, Harris SS, Krall EA, Dallal GE 1997 Effect of calcium and vitamin D supplementation on bone density in men and women 65 years of age or older. N Engl J Med 337:670-676.
  6. Daly RM, Bass S, Nowson C 2006 Long-term effects of cal-cium-vitamin-D3-fortified milk on bone geometry and strength in older men. Bone 39:946-953.
  7. Trivedi DP, Doll R, Khaw KT 2003 Effect of four monthly oral vitamin D3 (cholecalciferol) supplementation on frac­tures and mortality in men and women living in the commu­nity: Randomised double blind controlled trial. BMJ 326:469.
  8. Orwoll ES, OviattSK, McClung MR, Deftos LJ, Sexton G 1990 The rate of bone mineral loss in normal men and the effects of calcium and cholecalciferol supplementation. Ann Intern Med 112:29-34.
  9. Lips P, Graafmans WC, Ooms ME, Bezemer PD, Bouter LM 1996 Vitamin D supplementation and fracture incidence in elderly persons. A randomized, placebo-controlled clinical trial. Ann Intern Med 124:400-406.
  10. Lamberg-Allardt C 1984 Vitamin D intake, sunlight exposure and 25-hydroxyvitamin D levels in the elderly during one year. Ann Nutr Metab 28:144-150.
  11. Carnevale V, Modoni S, Pileri M, Di Giorgio A, Chiodini I, Minisola S, Vieth R, Scillitani A 2001 Longitudinal evaluation of vitamin D status in healthy subjects from southern Italy: Seasonal and gender differences. Osteoporos Int 12:1026­1030.
  12. Vieth R, Cole DE, Hawker GA, Trang HM, Rubin LA 2001 Wintertime vitamin D insufficiency is common in young Ca­nadian women, and their vitamin D intake does not prevent it. Eur J Clin Nutr 55:1091-1097.
  13. Andersen R, Molgaard C, Skovgaard LT, Brot C, Cashman KD, Chabros E, Charzewska J, Flynn A, Jakobsen J, Kak-kainen M, Kiely M, Lamberg-Allardt C, Moreiras O, Natri AM, O’brien M, Rogalska-Niedzwiedz M, Ovesen L 2005 Teenage girls and elderly women living in northern Europe have low winter vitamin D status. Eur J Clin Nutr 59:533-541.
  14. Lehtonen-Veromaa MK, Mottonen TT, Nuotio IO, Irjala KM, Leino AE, Viikari JS 2002 Vitamin D and attainment of peak bone mass among peripubertal Finnish girls: A 3-y prospective study. Am J Clin Nutr 76:1446-1453.
  15. Woitge HW, Knothe A, Witte K, Schmidt-Gayk H, Ziegler R, Lemmer B, Seibel MJ 2000  Circannual rhythms and interac­tions of vitamin D metabolites, parathyroid hormone, and biochemical markers of skeletal homeostasis: A prospective study. J Bone Miner Res 15:2443-2450.
  16. Meier C, Woitge HW, Witte K, Lemmer B, Seibel MJ 2004 Supplementation with oral vitamin D3 and calcium during winter prevents seasonal bone loss: A randomized controlled open-label prospective trial. J Bone Miner Res 19:1221-1230.
  17. Seibel MJ, Meier C, Woitge H, Witte K, Lemmer B 2004 Seasonal variation of bone turnover? J Bone Miner Res 19:168.
  18. Rauch F, Tutlewski B, Schonau E 2001 Peripheral quantita­tive computed tomography at the distal radius: Cross calibra­tion between two scanners. J Musculoskelet Neuronal Interact 2:153-155.
  19. Outila TA, Karkkainen MU, Lamberg-Allardt CJ 2001 Vi­tamin D status affects serum parathyroid hormone concen­trations during winter in female adolescents: Associations with forearm bone mineral density. Am J Clin Nutr 74:206-210.
  20. Eastell R, Robins SP, Colwell T, Assiri AM, Riggs BL, Russell RG 1993 Evaluation of bone turnover in type I osteoporosis using biochemical markers specific for both bone formation and bone resorption. Osteoporos Int 3:255-260.
  21. Parfitt AM 2003 Renal bone disease: A new conceptual framework for the interpretation of bone histomorphometry. Curr Opin Nephrol Hypertens 12:387-403.
  22. Seeman E 2003 The structural and biomechanical basis of the gain and loss of bone strength in women and men. Endocrinol Metab Clin North Am 321:25-38.
  23. Woitge HW, Scheidt-Nave C, Kissling C, Leidig-Bruckner G, Meyer K, Grauer A, Scharla SH, Ziegler R, Seibel MJ 1998 Seasonal variation of biochemical indexes of bone turnover: Results of a population-based study. J Clin Endocrinol Metab 83:68-75.
  24. Rosen CJ, Morrison A, Zhou H, Storm D, Hunter SJ, Mus-grave K, Chen T, Wei W, Holick MF 1994 Elderly women in northern New England exhibit seasonal changes in bone mineral density and calciotropic hormones. Bone Miner 25:83-92.
  25. Remes T, Vaisanen SB, Mahonen A, Huuskonen J, Kroger H, Jurvelin JS, Penttila IM, Rauramaa R 2004 The association of bone metabolism with bone mineral density, serum sex hor­mone concentrations, and regular exercise in middle-aged men. Bone 35:439-447.
  26. Halleen JM, Alatalo SL, Janckila AJ, Woitge HW, Seibel MJ, Vaananen HK 2001 Serum tartrate-resistant acid phosphatase 5b is a specific and sensitive marker of bone resorption. Clin Chem 47:597-600.
  27. Pasco JA, Henry MJ, Kotowicz MA, Sanders KM, Seeman E, Pasco JR, Schneider HG, Nicholson GC 2004 Seasonal peri­odicity of serum vitamin D and parathyroid hormone, bone resorption, and fractures: The Geelong Osteoporosis Study. J Bone Miner Res 19:752-758.
  28. Bischoff-Ferrari HA, Orav JE, Barrett JA, Henry MJ, Henry MJ 2007 Effect of seasonality and weather on fracture risk in individuals 65 years and older. Osteoporos Int 18:1225-1233.
  29. Bischoff-Ferrari HA, Giovannucci E, Willett WC, Dietrich T, Dawson-Hughes B 2006 Estimation of optimal serum con­centrations of 25-hydroxyvitamin D for multiple health out­comes. Am J Clin Nutr 84:18-28.
  30. Rapuri PB, Kinyamu HK, Gallagher JC, Haynatzka V 2002 Seasonal changes in calciotropic hormones, bone markers, and bone mineral density in elderly women. J Clin Endocrinol Metab 87:2024-2032.
  31. Viljakainen HT, Palssa A, KarkkainenM, Jakobsen J, Cashman KD, M0lgaard C, Lamberg-Allardt C 2006 A seasonal variation of calcitropic hormones, bone turnover and bone mineral den­sity in early and mid puberty girls—a cross-sectional study. Br J Nutr 96:124-130.
  32. Heaney RP, Davies KM, Chen TC, Holick MF, Barger-Lux MJ 2003 Human serum 25-hydroxycholecalciferol response to extended oral dosing with cholecalciferol. Am J Clin Nutr 77:204-210.
  33. Viljakainen HT, Karkkainen M, Jakobsen J, Lamberg-Allardt C 2006 How much vitamin D3 do the elderly need? J Am Coll Nutr 25:429-435.
  34. Avbersek-Luznik I, Gmeiner Stopar T, Marc J 2007 Activity or mass concentration of bone-specific alkaline phosphatase as a marker of bone formation. Clin Chem Lab Med 45:1014­1018.
  35. Wharton B, Bishop N 2003 Rickets. Lancet 362:1389-1400.
  36. Scariano JK, Walter EA, Glew RH, Hollis BW, Henry A, Ocheke I, Isichei CO 1995 Serum levels of the pyridinoline crosslinked carboxyterminal telopeptide of type I collagen (ICTP) and osteocalcin in rachitic children in Nigeria. Clin Biochem 28:541-545.
  37. Lamberg-Allardt CJ, Outila TA, Karkkainen MU, Rita HJ, Valsta LM 2001 Vitamin D deficiency and bone health in healthy adults in Finland: Could this be a concern in other parts of Europe? J Bone Miner Res 16:2066-2073.
  38. Moyer-Mileur LJ, Xie B, BallSD, Pratt T 2003 Bone mass and density response to a 12-month trial of calcium and vitamin D supplement in preadolescent girls. J Musculoskelet Neuronal Interact 3:63-70.
  39. Szulc P, Munoz F, Marchand F, Chapuy MC, Delmas PD 2003 Role of vitamin D and parathyroid hormone in the regulation of bone turnover and bone mass in men: The MINOS study. Calcif Tissue Int 73:520-530.
  40. Valimaki VV, Alfthan H, Lehmuskallio E, Loyttyniemi E, Sahi T, Stenman UH, Suominen H, Valimaki MJ 2004 Vitamin D status as a determinant of peak bone mass in young Finnish men. J Clin Endocrinol Metab 89:76-80.
  41. Hannan MT, Litman HJ, Araujo AB, McLennan CE, McLean RR, McKinlay JB, Chen TC, Holick MF 2008 Serum 25-hy-droxyvitamin D and bone mineral density in a racially and ethnically diverse group of men. J Clin Endocrinol Metab 93:40-46.
  42. Vieth R, Bischoff-Ferrari H, Boucher BJ, Dawson-Hughes B, Garland CF, Heaney RP, Holick MF, Hollis BW, Lamberg-Allardt C, McGrath JJ, Norman AW, Scragg R, Whiting SJ, Willett WC, Zittermann A 2007 The urgent need to recom­mend an intake of vitamin D that is effective. Am J Clin Nutr 85:649-650.
  43. Nordic Council of Ministers 2004 Nordic Nutrition Recom­mendations 2004: Integrating Nutrition and Physical Activity, 4th ed. Nord:13, Copenhagen, Denmark.

 

Запросы о перепечатке материалы направлять: Heli Viljakainen, PhD Department of Applied Chemistry and Microbiology

Division Nutrition PO Box 66University of Helsinki Helsinki FI-00014, Finland E-mail: heli.viljakainen@helsinki.fi

Получено в оригинале от 11 января 2008; пересмотрено 3 сентября 2008; принято 7 октября 2008.