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Articolo di ricerca

Fattore di crescita sirico simile all'insulina-1 e ormone della crescita come potenziali biomarcatori diagnostici per l'osteoporosi postmenopausale tra le donne cinesi

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DOI:

10.3791/70047

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3 aprile 2026

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1Maoming People's Hospital, 2Guangzhou Key Laboratory of Chinese Medicine Research on Prevention and Treatment of Osteoporosis, The Third Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine, 3Department of Rehabilitation and Physiotherapy, Foresea Life Insurance Guangzhou General Hospital, 4Department of Rehabilitation and Physiotherapy, General Hospital of the Southern Theater of the Chinese People's Liberation Army, 5Department of Gynecology and Obstetrics, the Second Affiliated Hospital of Guangzhou University of Chinese Medicine

In questo articolo

Sommario

Questo studio mirava a valutare il fattore di crescita siero-simile all'insulina-1 (IGF-1) e l'ormone della crescita (GH) come biomarcatori complementari per lo screening dell'osteoporosi postmenopausale nelle donne cinesi postmenopausate. Questo studio ha identificato che l'IGF-1 identifica efficacemente una bassa massa ossea mentre la GH no, supportandone l'uso come alternativa valida alle scansioni di assorbimento a doppia energia a raggi X (DEXA).

Abstract

L'osteoporosi postmenopausale (PMOP) è una preoccupazione significativa tra le donne. Lo standard d'oro per la diagnosi prevede le scansioni di assorbimento a doppia energia a raggi X (DEXA) per misurare la densità minerale ossea (BMD). Tuttavia, DEXA diventa poco pratico quando lo scanner non è disponibile. Questo studio ha incluso 345 donne in postmenopausa di età compresa tra 45 e 70 anni. Tutti i partecipanti hanno effettuato scansioni DEXA e sono stati misurati i livelli di IGF-1 e GH. Sulla base dei t-score, i soggetti sono stati suddivisi in tre gruppi: controllo (n = 99), osteopenia (n = 153) ed osteoporosi (n = 93). ANOVA ha valutato IGF-1 e GH tra i gruppi. Le analisi statistiche hanno esplorato le correlazioni tra IGF-1, GH e altri parametri. L'utilità diagnostica di IGF-1 e GH è stata valutata utilizzando curve caratteristiche operative del ricevitore (ROC). Sono state osservate differenze significative tra i gruppi per IGF-1 e GH. IGF-1 ha mostrato correlazioni negative con età, durata della menopausa, propeptide N-Terminale intero pro-Terminale (PI.NP) e ormone paratiroideo (PTH), correlando positivamente con indice di massa corporea (BMI), estradiolo (E2), GH, DMO e t-score. La GH ha mostrato correlazioni negative con età, durata della menopausa, BMI e PTH, e correlazioni positive conE2, IGF-1, BMD e t-scores. L'analisi ROC ha indicato un'elevata accuratezza, specificità e sensibilità dei valori di soglia di IGF-1 nel distinguere il gruppo di controllo da quelli con carenza minerale ossea. Tuttavia, questi risultati non sono stati replicati per il GH. La misurazione sirica di IGF-1 offre potenzialità per lo screening dei pazienti in postmenopausa. Una successiva scansione DEXA dovrebbe essere considerata per la valutazione della gravità dell'osteoporosi, se necessario. Al contrario, la GH si è rivelata insufficiente per diagnosticare l'osteoporosi postmenopausale. In conclusione, i livelli sierici di IGF-1 offrono uno strumento promettente per lo screening di condizioni a bassa massa ossea nelle donne in postmenopausa, in particolare in contesti senza accesso agli scanner DEXA. La valutazione della gravità tramite DEXA potrebbe essere facilitata con livelli di IGF-1 al di sotto del punto di soglia. Al contrario, la GH manca di potenziale diagnostico per il PMOP. Questo studio avanza nell'identificazione di nuovi marcatori sierici per la diagnosi dell'osteopenia/osteoporosi postmenopausale clinica.

Introduzione

L'osteoporosi costituisce un importante onere globale per la salute, caratterizzato da compromessa integrità scheletrica e aumento del rischio di frattura, con le donne in postmenopausa che sopportano il carico più elevatodella malattia 1. L'osteoporosi postmenopausale (PMOP) è responsabile di oltre il 40% delle fratture osteoporotiche nel mondo, comportando una morbilità e costi socioeconomicisostanziali 2. La perdita ossea accelerata dopo l'astinenza da estrogeni porta a un assottigliamento trabecolare sproporzionato e a una microarchitettura interrotta - caratteristiche patologiche che distinguono la PMOP dalla perdita ossea correlataall'età 3. Nonostante i criteri diagnostici consolidati tramite assorbimento a doppia energia a raggi X (DEXA), circa il 60% delle fratture di fragilità si verifica in individui che non soddisfano le soglie di osteoporosi solo secondo i criteri della densità minerale ossea (BMD), sottolineando l'importanza di identificare biomarcatori complementari che riflettano il deterioramento della qualitàossea 4.

Lo stato di carenza di estrogeni altera fondamentalmente la dinamica del rimodellamento osseo attraverso molteplici percorsi. Oltre ai suoi effetti anti-reassorbivi diretti, l'estrogeno (E2) modula la segnalazione osteoanabolica tramite diafonia con le retiendocrine 5. Le evidenze emergenti posizionano l'asse GH/IGF-1 come un mediatore critico delle azioni scheletriche da parte di E2. I modelli sperimentali dimostrano cheE2 stimola l'espressione dell'mRNA di IGF-1 nelle cellule osteoprogenitrici, mentre gli anticorpi anti-IGF-1 aboliscono la proliferazione calvaria indotta da E2 in modo dipendente dalladose 6,7. Le osservazioni cliniche rivelano correlazioni positive tra i livelli circolanti di IGF-1 e la BMD nelle coortipostmenopausali 8, anche se la comprensione attuale rimane frammentata riguardo alla relazione temporale tra alterazioni di GH/IGF-1 e la progressione del PMOP.

Sebbene GH e IGF-1 siano regolatori consolidati della crescita e maturazione scheletrica, la loro utilità diagnostica nel PMOP rimane poco esplorata. Questi ormoni pleiotropi influenzano l'omeostasi ossea attraverso due meccanismi: l'IGF-1 stimola direttamente la differenziazione degli osteoblasti e la mineralizzazione della matrice, mentre il GH favorisce il rimodellamento osseo tramite via sia dipendente da IGF-1 che via indipendente 9,10. Fondamentalemente, l'asse GH/IGF-1 mostra dimorfismo sessuale e disregolazione associata alla menopausa: le concentrazioni sieriche di IGF-1 diminuiscono del 20-30% durante la transizione menopausale indipendentementedall'età di 11 anni. Paradossalmente, i quadri diagnostici esistenti trascurano questa dimensione endocrina, basandosi prevalentemente su misurazioni strutturali della DMO piuttosto che su indicatori metabolici funzionali. Una questione critica irrisolta è se e come questo declino associato alla menopausa nell'asse GH/IGF-1 contribuisca specificamente al deterioramento della microarchitettura ossea, e se abbia valore diagnostico indipendente dalla DMO nelle donne cinesi in postmenopausa.

Questo studio indaga la validità clinica dell'IGF-1 e del GH sierici come biomarcatori complementari per lo screening PMOP nelle donne cinesi in postmenopausa. Lo studio ipotizza che una diminuzione dell'attività di GH/IGF-1 sia correlata a un avanzato deterioramento osseo indipendentemente dai valori della DMO, potenzialmente aumentando la stratificazione precoce del rischio. Analizzando i profili ormonali in combinazione con i parametri DEXA e la storia delle fratture, questo lavoro affronta lacune di conoscenza critiche riguardanti a: 1) la capacità predittiva di GH/IGF-1 per il deterioramento microarchitetturale e 2) le soglie di biomarcatori specifiche per etnia nelle popolazioni asiatiche dove i criteri tradizionali della BMD possono sottovalutare il rischio di frattura. I risultati dello studio potrebbero informare nuovi algoritmi diagnostici che integrano parametri endocrini e densitometrici per migliorare la precisione nella gestione del PMOP. La novità di questo studio traslazionale risiede nella sua valutazione sistematica dell'asse GH/IGF-1 come potenziale adjuvante diagnostico nelle donne cinesi in postmenopausa. Miriamo a chiarire la sua associazione con il deterioramento microarchitettonico osseo e il rischio di frattura, indipendentemente dalla BMD, e a stabilire soglie specifiche per etnia per la stratificazione del rischio clinico.

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Protocollo

La ricerca ha rispettato le linee guida etiche stabilite nella Dichiarazione di Helsinki (Codice Etico) della World Medical Association per la sperimentazione umana. Autorizzazione etica (Approvazione n. Nan Bu Zhan Qu-LL-2020-047) è stato ottenuto dal comitato etico dell'ospedale generale del comando del teatro meridionale dell'Esercito Popolare di Liberazione Cinese, e il consenso informato è stato ottenuto da tutti i pazienti partecipanti e dalle loro famiglie.

Oggetto di ricerca
Questo studio prospettico durò quattro anni e fu condotto presso il reparto di ricovero e il reparto di esame fisico dell'ospedale generale del teatro meridionale sotto la supervisione dell'Esercito Popolare di Liberazione Cinese. Si concentrava su una coorte di donne in postmenopausa di età compresa tra i 45 e i 70 anni, utilizzando un rigoroso disegno trasversale. I criteri di esclusione comprendevano condizioni che potenzialmente influenzavano il metabolismo osseo, tra cui: a) disturbi del sistema immunitario come la spondilite anchilosante, lupus eritematoso sistemico e artrite reumatoide; b) tubercolosi ossea; c) disturbi che influenzano la funzione surrenale, grave insufficienza epatica o renale; d) disturbi endocrini tra cui disfunzione paratiroidea, disturbi della tiroide e diabete; e) abitudini storiche di fumo e consumo di alcol; e f) uso recente (nei precedenti 12 mesi) di farmaci con potenziali effetti sul metabolismo osseo, come glucocorticoidi, preparati di calcio, integratori di vitamina D, bisfosfonati, diuretici, anticonvulsivanti e agenti fluorurici.

Seguendo i criteri diagnostici stabiliti dall'Organizzazione Mondiale della Sanità, lo studio ha arruolato un totale di 345 soggetti, suddivisi in tre coorti distinte in base allo stato di salute ossea: il gruppo di controllo (caratterizzato da BMD normale, t-score ≥-1,0 DS, n = 99), il gruppo osteopenia (-2,5 DS < t-score < -1,0 DS, n = 153) e il gruppo osteoporosi (t-score ≤-2,5 SD o frattura di fragilità concomitante, n = 93).

Campioni clinici
I pazienti diagnosticati con osteoporosi nella diagnosi clinica dell'Ospedale Generale del Comando del Teatro Meridionale dell'Esercito Popolare di Liberazione Cinese da settembre 2020 a giugno 2025, che devono soddisfare i seguenti standard: pazienti con osteopenia e osteoporosi in conformità con i criteri diagnostici dell'OMS; Naturalmente in menopausa, naturalmente in menopausa per ≥1 anno, e pazienti con malattie post-menopausate; 45 anni ≤ età < 70; Partecipazione volontaria all'indagine. Coloro che soddisfano tutte le condizioni sopra elencate possono essere inclusi nei casi sperimentali. Gruppo di massa ossea normale: Menopausa naturale, menopausa naturale per ≥1 anno e con indicatori normali di esame fisico (inclusi esami di densità ossea ed ematologici).

Per i pazienti clinici che soddisfano i criteri sopra indicati, devono essere esclusi i pazienti con le seguenti altre malattie. I criteri di esclusione sono i seguenti: disfunzione della paratiroide, malattie della tiroide, diabete, malattie surrenali e grave disfunzione di fegato e reni, storia di tumori maligni, malattie del sistema immunitario come spondilite anchilosante, lupus eritematoso sistemico e artrite reumatoide, sindrome da insufficienza ovarica precoce e ooforectomia, tubercolosi spinale, tubercolosi articolare, artrite suppurativa, osteolisi, ecc. Anche i pazienti che hanno assunto farmaci che influenzano il metabolismo osseo (negli ultimi 12 mesi), come glucocorticoidi, farmaci al calcio, vitamina D, preparati di bisfosfonati, diuretici, anticonvulsivanti, fluoro, ecc., possono essere esclusi. La presenza di una qualsiasi delle condizioni sopra menzionate può portare all'esclusione.

Raccolta dati
Sono stati documentati i dati demografici dei partecipanti, inclusi età, anni dalla menopausa, altezza e peso. L'indice di massa corporea (IMC) è stato calcolato utilizzando la formula

BMI = Peso (kg) / Altezza (m2).

Raccolta di campioni di siero
Dopo un digiuno notturno, sono stati prelevati campioni di sangue da tutti i partecipanti. Successivamente, il siero veniva rapidamente separato tramite centrifugazione a circa 850 × g per 5 minuti, quotato, e conservato a -80 °C per analisi successive.

Calcolo della dimensione del campione
L'analisi di potenza a priori veniva effettuata utilizzando G*Power. Sulla base dei dati preliminari che mostrano livelli medi di IGF-1 sierici di 89,46 ± 18,89, 72,52 ± 16,32 e 60,23 ± 15,63 ng/mL per i gruppi di massa ossea normale, osteopenia e osteoporosi, rispettivamente, la dimensione dell'effetto calcolata (f di Cohen) è stata 0,86. Con α = 0,05 e potenza = 0,80 per un'ANOVA unidirezionale, era richiesto almeno 9 partecipanti per gruppo (27 in totale). Per garantire robustezza del nostro progetto trasversale — tenendo conto di aggiustamenti multivariabili, analisi di sottogruppi e potenziali problemi di dati — abbiamo mirato a un campione più ampio. La coorte finale includeva 345 donne in postmenopausa (99 con massa ossea normale, 153 con osteopenia, 93 con osteoporosi), superando di gran lunga il requisito calcolato.

Valutazione dei dati clinici
Misurazione della densità minerale ossea
La densità minerale ossea (BMD) è stata valutata tramite una scansione DEXA alla colonna lombare (L 1-4), al collo femorale sinistro e all'estremità superiore del collo femorale. Le scansioni del collo e della parte superiore del femore sono state effettuate con ginocchia flessi, mentre la posizione supina è stata mantenuta durante le scansioni lombari (L 1-4). Professionisti formati del dipartimento di medicina nucleare dell'ospedale generale del Comando del Teatro Meridionale dell'Esercito Popolare di Liberazione cinese hanno somministrato tutti i test. Prima di ogni misurazione, è stata eseguita una scansione protesica di controllo qualità, garantendo il rispetto di standard rigorosi prima di procedere con le scansioni dei partecipanti. Il coefficiente di variazione è stato registrato allo 0,40%. I valori della BMD sono stati espressi in g/cm².

Misurazione dell'indicatore sirico
Le misurazioni con indicatori sierici sono state effettuate presso il dipartimento di laboratorio dell'ospedale generale del Comando del Teatro Meridionale dell'Esercito Popolare di Liberazione Cinese. Il panel di indicatori valutati comprendeva principalmente GH, IGF-1, 25-idrossivitamina D [25(OH)D], prodotti di degradazione del collagene β (β-CTX), propeptide amminoterminale totale di tipo I (PI.NP), ormone paratiroideo (PTH), osteocalcina N-terminale (BGP), calcio (Ca) ed estradiolo (E 2). Le operazioni vengono eseguite rigorosamente secondo le istruzioni del kit e il processo utilizza apparecchiature automatizzate del reparto laboratorio (GE). È stata garantita una registrazione tempestiva dei risultati del saggio dopo l'analisi.

Le metodologie sperimentali impiegate per i rispettivi indicatori sono state le seguenti: la quantificazione del GH è stata effettuata tramite immunoanalisi elettrochemiluminescenza al luminolo; I livelli di IGF-1 sono stati determinati utilizzando tecniche di immunosorbimento legato a enzimi e chemiluminescenza. I livelli diE2 sono stati misurati utilizzando un kit di immunoanalisi commerciale. Le misurazioni del calcio sirico sono state effettuate utilizzando un metodo colorimetrico su un analizzatore biochimico automatizzato. L'analisi di 25(OH)D, β-CTX, PI.NP, PTH e BGP è stata misurata utilizzando immunosaggio elettrochemioluminoso (ECLIA) con kit commerciali di analisi.

Strumenti e reagenti
Gli strumenti commerciali chiave, i kit di analisi e i reagenti utilizzati in questo studio sono elencati in modo completo nella Tabella dei Materiali.

Analisi statistica
L'analisi dei dati utilizzava il pacchetto software statistico SPSS 20.0 e GraphPad Prism7. I risultati sono stati presentati come media ± SE. L'analisi univariata della varianza (ANOVA), l'analisi di correlazione di Pearson, l'analisi parziale di correlazione e l'analisi ROC sono state applicate in modo appropriato. È stato adottato un livello di significatività di P < 0,05.

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Risultati

Caratteristiche di base e confronto dei livelli sierici di GH/IGF-I
L'analisi statistica ha rivelato che le variazioni della massa ossea nei pazienti con osteoporosi erano significativamente correlate positivamente con gli anni successivi alla menopausa, BMI e livelli sierici di E2 (P < 0,05), e significativamente correlate negativamente con i livelli sieri di 25(OH)D, PTH, β-CTX e PINP (P < 0,05). In particolare, i livelli sierici di GH e IGF-1 nel gruppo osteoporosi erano significativamente in...

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Discussione

La densità minerale ossea (DMO) è un determinante fondamentale della resistenza ossea, integrata da caratteristiche cliniche nella diagnosi diosteoporosi 12. Tuttavia, l'applicabilità della BMD come strumento di screening epidemiologico è ostacolata da preoccupazioni di costo eaccessibilità 4. Sebbene i marcatori del ricambio osseo guidino la valutazione della risposta terapeutica, le loro limitazioni diagnostichepersiston...

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Dichiarazioni

Hairong Su, Qing Zhao, Zhengting Wu, Weimin Deng, Junling Wang e Binxiu Zhao dichiarano di non avere conflitti di interessi. Gli autori confermano che il manoscritto rappresenta un'opera originale, non è stato pubblicato in precedenza e non è in considerazione per la pubblicazione altrove.

Ringraziamenti

Siamo grati all'Ospedale Generale del Comando del Teatro Meridionale dell'Esercito Popolare di Liberazione Cinese per il suo sostegno a questa ricerca. Questo lavoro fu sostenuto dalla Fondazione per la Ricerca Scientifica per i Medici dell'Ospedale Popolo di Maoming (BS2022001); Programma Generale della Fondazione Nazionale delle Scienze Naturali della Cina (11975084); Progetto di Ricerca di Alto Livello sulla Costruzione Ospedaliera del Popolo di Maoming; Fondazione Nazionale delle Scienze Naturali della Cina (Borsa n. 82305287); Progetto importante di scienza e tecnologia della medicina cinese a Guangzhou (2025QN012).

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
25(OH)D3 KitRoche Diagnostica3017970190Per la rilevazione della 25-idrossivitamina D [25(OH)D]
Kit β-CTXRoche Diagnostica3017938190Per la rilevazione dei prodotti di degradazione del collagene (β-CTX)
BGP KitRoche Diagnostica3017912190Per la rilevazione dell'osteocalcina N-terminale (BGP)
CentrifugaLabortechnik (Hermle)Z 216 MKCondizioni sperimentali: 4 & deg; C, 18620 g, centrifugazione per 20 min
Scansioni di assorbimento a doppia energia a raggi X (DEXA)GE HealthcarProdigio lunarePer la densità minerale ossea (BMD) e la misurazione della composizione corporea.
E2 KitRoche Diagnostica3017888190Per la rilevazione dell'estradiolo (E2)
GH KitRoche Diagnostica3017954190Per la rilevazione dell'ormone della crescita (GH)
IGF-1 KitRoche Diagnostica3017962190Per la rilevazione del fattore di crescita simile all'insulina (IGF-1)
PINP KitRoche Diagnostica3017946190Per la rilevazione del propeptide amminoterminale totale di tipo I (PINP)
PTH KitRoche Diagnostica3017920190Per la rilevazione dell'ormone paratiroideo (PTH)
Analizzatore biochimico della serie C di Roche CobasRoche DiagnosticaCobas C 702Strumento per la rilevazione biochimica del calcio
Analizzatore di elettrochemiluminescenza della serie Roche Cobas eRoche DiagnosticaCobas E 602&NBSP;Strumento per la rilevazione tramite immunosaggio

Riferimenti

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