Critical points in strategies for the diagnosis and treatment of osteoporosis

Current treatment decisions for osteoporosis depend on the fracture risk calculated based on the results of comprehensive diagnostic procedures [clinical risk factors (CRF), densitometry (BMD), morphometry, and bone turnover markers (BTM)]. Recently developed fracture risk assessment tool (FRAXTM) represents an important new achievement as a 10-year fracture risk calculation based on femoral neck densitometry and age combined with independent clinical fracture risk factors. FRAXTM presents several options: FRAXTM BMI (body mass index) is advocated as a helpful screening tool to identify the group of patients with high fracture risk, independently of access to densitometry and FRAXTM, utilizing hip densitometry. In both cases, the probability of major fractures or hip fractures are calculated during performed diagnostic evaluations. Operating FRAXTM algorithm does not include spinal bone mineral density, which is its main limitation. With the aim of improvement of anti-fracture efficacy of therapeutic management of osteoporosis, we have extended our discussion to three integral elements of existent strategy: 1) screening outlines, 2) principles of drug selection, and 3) treatment benefit evaluation. Since osteoporosis is a chronic disease, long-term adherence to the treatment is important. The suitability of the drug, the patient’s preference, tolerability, and convenience should all be considered. Anti-catabolic drugs are most appropriate in patients with high bone turnover, while anabolic drugs demonstrate efficacy irrespective of bone turnover. BMD measurement is most widely used for long-term assessment of the efficacy of osteoporosis treatment. The measurements of bone turnover markers (BTMs) can be considered a useful shortterm (at 3 months) monitoring tool in selected patients. In both BTM and BMD, the least significant change (LSC) method should be used for interpretation of the results. Fractures are not a reliable clinical endpoint for evaluating the effectiveness of therapy in individual patients because of their stochastic nature. If fractures occur, however, the need for drug change and additional non-pharmacological treatment (fall prevention, balance training, muscle strengthening) should always be considered.Kryterium interwencji farmakoterapeutycznej w osteoporozie bez złamań stanowi ocena indywidualnego bezwzględnego 10-letniego ryzyka złamań, określonego na podstawie kompleksowej analizy czynników ryzyka złamań. Kompleksowa ocena ryzyka złamań w perspektywie 10-letniej integruje wyniki badań diagnostycznych (densytometria, ocena bezobjawowych złamań kręgów, ocena metabolizmu kostnego) oraz wybranych klinicznych czynników ryzyka złamań. Wprowadzony w 2008 roku kalkulator FRAXTM (WHO Fracture Risk Assessment Tool) pozwala na szybkie i proste obliczanie 10-letniego ryzyka złamań, które u indywidualnego pacjenta powinno być podstawą do podejmowania dalszych decyzji diagnostycznych i terapeutycznych. FRAXTM opracowany jako kalkulator obliczający 10-letnie ryzyko złamań może być stosowany z uwzględnieniem densytometrii bliższej nasady kości udowej wraz z innymi niezależnymi czynnikami ryzyka złamań. FRAXTM oparty na wskaźniku masy ciała (BMI, body mass index), gęstości mineralnej kości (BMI, bez uwzględnienia pomiaru BMD [bone mineral density]) może być przydatnym narzędziem przesiewowym dla lekarzy pierwszego kontaktu oceniających ryzyko złamań (case finding strategy), zwłaszcza w przypadku ograniczonego dostępu do densytometrii. W obu przypadkach FRAXTM może oceniać 10-letnie ryzyko złamania bliższej nasady kości udowej oraz wszystkich złamań osteoporotycznych. Głównym ograniczeniem algorytmu FRAXTM jest brak możliwości wykorzystania wyników badań densytometrycznych w lokalizacji kręgosłupa lędźwiowego. O ile decyzja, co do potrzeby leczenia farmakologicznego osteoporozy opiera się głównie na wielkości przewidywanego 10-letniego ryzyka złamania, to zasadniczymi kryteriami wyboru leku u indywidualnego pacjenta powinny być skuteczność przeciwzłamaniowa leku, oceniana w randomizowanych, kontrolowanych badaniach klinicznych, oraz potencjalne działania niepożądane, dostępność i łatwość stosowania. Na wybór leku wpływa także mechanizm jego działania: leki przeciwresorpcyjne są najbardziej skuteczne u chorych z zaawansowanym zanikiem kostnym i szybkim obrotem metabolicznym kości, podczas gdy leki anaboliczne lub podwójnym punkcie uchwytu (ranelinian strontu) działają niezależnie od wyjściowych wartości BMD czy aktywności obrotu kostnego. "Złotym standardem" leczenia osteoporozy pozostają bisfosfoniany. Ocena efektywności prowadzonej farmakoterapii jest jednym z ważniejszych elementów strategii w postępowaniu przeciwzłamaniowym. Pomiar BMD jest uznanym długoterminowym wskaźnikiem zastępczym oceny wytrzymałości mechanicznej kości. Wskaźnikiem krótkoterminowym oceny efektywności terapii (3 miesiące) jest pomiar poziomu markerów obrotu kostnego w surowicy. W obu przypadkach podstawowym kryterium interpretacyjnym powinna być najmniejsza znacząca zmiana (LSC, least significant change). Interpretacja znaczenia złamania kości w trakcie terapii antyzłamaniowej jest niejednoznaczna. Złamań nie należy interpretować jako bezwzględnego wskaźnika braku efektywności stosowanej farmakoterapii, należy jednak ponownie zanalizować dane pacjenta, wprowadzając zwłaszcza modyfikację postępowania niefarmakologicznego

Femtosecond photoswitching dynamics and microsecond thermal conversion driven by laser heating in FeIII spin-crossover solids.

International audienceIn this paper we review time-resolved studies of ultrafast light-induced spin-state switching, triggered by a femtosecond laser flash,and the following out-of-equilibrium dynamics in FeIII spincrossover crystals. The out-of-equilibrium dynamics involves several steps, resulting fromthe ultrafast molecular photoswitchingof low-spin (LS) to high-spin (HS) states in solids. First, the transient HS state is reached within 200 femtoseconds, and mayrapidly decayinto the stable LS state of the system. A second process at longer delay,associated with volume expansion, drives additional conversion to the HS state during the so-called elastic step occurring at nanosecond time scale. Finally,the laser heating process induces a temperature jump in the crystal that may result in a significant thermal population of the HS state on microsecond time scale. The photoswitching mechanism is of local nature and has linear dependenceon the excitation fluence, whereas the heating effect can macroscopically perturb the LS/HS equilibrium. We discuss similarities and differences between photoswitching dynamics in solution and in different crystals for which the thermal spin conversion is of more or less pronounced cooperative nature

A theoretical approach for elastically driven cooperative switching of spin crossover compounds impacted by an ultrashot laser pulse

International audienceIn this paper we use an elastic model in order to study the elastically driven cooperative switching of spin crossover materials after femtosecond laser excitation. In this model, the molecules occupy a triangular lattice in open boundaries systems and are connected by springs. The volume change of a molecule between its two possible spin states, low-spin and high-spin, determines a variation of the spring length and therefore induces elastic interactions between molecules, which propagates throughout the whole sample as elastic distortions. This model is able to reproduce the multi-step out-of-equilibrium response to ultrashort laser excitation and especially the elastically-driven cooperative response. Then this model is developed in order to predict the behaviour of the system as a function of its different physical parameters, such as the magnitude of the elastic constant or the homogeneity of the photoexcitation. The contribution of the reorganisation of the molecular states during elastic steps, leading to clusters of high-spin molecules towards edge or corners is also revealed

Mechanizmy działania leków antykatabolicznych stosowanych w osteoporozie

Bone remodeling is essential for skeletal and the whole body health. Imbalance in skeletal turnover, so that bone resorption exceeds bone formation, may lead to reduction in bone strength and increase fractures risk. The main target of anticatabolic therapy is to normalize increased osteoclasts activity and bone turnover. Molecular mechanisms of action of this class of drugs are related with different points in cellular signaling pathways that control osteoclasts differentiation and resorbing activity. These mechanisms are briefly described in our review.Procesy przebudowy tkanki kostnej leżą u podstawy prawidłowego funkcjonowania układu szkieletowego i całego organizmu. Zachwianie równowagi pomiędzy procesami kościotworzenia a resorpcją, na korzyść resorpcji kostnej, może prowadzić do obniżenia wytrzymałości mechanicznej kości i do złamań. Głównym celem działania leków antykatabolicznych jest normalizacja nadmiernej aktywności resorpcyjnej osteoklasta i podwyższonego obrotu kostnego. Molekularne mechanizmy działania leków z tej grupy wykorzystują różne punkty w sygnalizacji zewnątrz- i wewnątrzkomórkowej prowadzącej do różnicowania bądź aktywności resorpcyjnej osteoklastów. W niniejszej pracy krótko je opisano

Kloto - nowy regulator gospodarki mineralnej

Research on the regulation of mineral homeostasis have been continuing for the decades, with an effect of establishing the impression that the governing mechanisms are already fairly well known and understood. Revealing of the molecular mechanism of action of the Klotho protein, forced us to revise this knowledge. It is known already that Kloto is a unique regulatory efector playing key role in reversing the imbalanced extracellular Ca++ concentrations, by affecting the intensity of the transepithelial transport and modulation of the parathormone excretion. In cooperation with the phosphaturic hormone - Fgf23 it regulates calcium concentration by suppression of 1,25(OH)2D synthesis, and reabsorption of phosphate in a distal convoluted part of nephron. Acting through these mechanisms Klotho takes part in the regulation of the mineral homeostasis of cerebrospinal fluid, blood and body fluids acting on the choroid plexus, parathyroid glands and distal convoluted nephrons. In that way Klotho becomes one of the main players in a complex and multilevel system of maintaining the mineral homeostasis of the organism.Badania nad regulacją homeostazy mineralnej, trwające na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat, utrwaliły pogląd, że rządzące nią mechanizmy są już w znacznym stopniu poznane i zrozumiane. Ujawnienie molekularnych mechanizmów działania białka Kloto spowodowało konieczność zrewidowania poglądów obowiązujących dotychczas. Wiadomo już, że Kloto jest unikalnym efektorem regulacyjnym odgrywającym kluczową rolę w szybkim przywracaniu właściwych stężeń pozakomórkowego Ca++ poprzez zmiany intensywności transportu transnabłonkowego, modulację wydzielania parathormonu, współdziałanie w przekazywaniu sygnału przez czynnik fosfaturyczny (Fgf23) - regulujący stężenie wapnia na drodze supresji wytwarzania 1,25 dwuhydroksywitaminy D (1,25(OH)2D) oraz reabsorpcji fosforanów w kanaliku nerkowym. Za pomocą tych mechanizmów Kloto bierze udział w regulacji homeostazy mineralnej płynu mózgowo-rdzeniowego oraz krwi i innych płynów ustrojowych, działając na splot naczyniówkowy, przytarczyce i dystalne części krętych odcinków nefronów, stając się jednym z głównych "graczy" na polu złożonego i wielopoziomowego układu utrzymania homeostazy mineralnej

Identification of vertebral deformities in the Polish population by morphometric X-ray absorptiometry - results of the EPOLOS study

Introduction: The aim of the study was the determination of the prevalence of asymptomatic vertebral deformities in healthy persons of the Polish population, based on morphometric X-ray absorptiometry (MXA), and comparison of the results with data from literature, obtained by other techniques. Material and methods: The study involved 829 persons, including 520 women and 309 men, aged 18-79 years, untreated for osteoporosis before. The Th4 to L4 vertebrae were examined. Lateral scans of the thoracic-lumbar spine were made by an Expert-XL densitometer. Sixpoint digitization was used to calculate the anterior (Ha), central (Hc), and posterior (Hp) height of the Th4-L4 vertebral bodies. The vertebrae were defined as having prevalent deformities when at least one ratio value (Ha/Hp, Hc/Hp, Hp/Hp up, or Hp/Hp low) fell 3 SDs below or even more than the reference mean of that ratio at any vertebral level. Results: The analysis was performed on 9629 vertebrae, of which 167 (1.75%), evaluated as deformed and considered as fractures, were observed in 113 patients (13.63 % of the examined patients). In 81 persons (74% of the patients with fractures; 9.7% of the studied population), single fractures were demonstrated, while in 28 persons, multiple deformities prevailed. Fractures occurred in 108 women (20.7% of the examined women) and 42 men (13.5% of the examined men). The highest incidence of deformities was observed in women over 55 years of age. First-degree deformities dominated. Deformities of the Th8 and Th6 vertebrae were most frequently observed. Conclusions: 1. Using MXA, it was found that in the Polish population deformities of vertebrae are common, as was demonstrated in X-ray morphometric studies in the European Vertebral Observation Study (EVOS). 2. Densitometric morphometry, as a non-invasive technique, may become a useful tool in the diagnostics of vertebral fractures.Wstęp: Celem badania było określenie częstości występowania bezobjawowych zniekształceń trzonów kręgowych u zdrowych osób populacji polskiej przy wykorzystaniu morfometrii densytometrycznej (MXA) i porównanie wyników z danymi z piśmiennictwa uzyskanymi innymi technikami. Materiał i metody: Badaniu poddano 829 osób, w tym 520 kobiet i 309 mężczyzn w wieku 18-79 lat, dotąd nieleczonych z powodu osteoporozy. Uwidoczniono kręgi od Th4 do L4. Boczne skany kręgosłupa piersiowo-lędźwiowego wykonano aparatem Expert-XL. Oznaczono sześć punktów w celu wyznaczenia przedniej (Ha), środkowej (Hc) i tylnej (Hp) wysokości trzonów kręgowych Th4-L4. Kręg uznawano za zniekształcony, jeśli którakolwiek z wartości Ha/Hp, Hc/Hp lub Hp/Hp kręgu następnego lub Hp/Hp kręgu poprzedniego była niższa niż 3 odchylenia standardowego od średniej wartości referencyjnej. Wyniki: Analizie poddano 9629 kręgów. Jako zniekształcone, uznane za złamane oceniono 167 kręgów, występowały one u 113 pacjentów (13,63% badanych osób). U 81 osób (74% osób ze złamaniami; 9,7% populacji badanej) wykazano pojedyncze złamanie, a u 28 osób występowały mnogie deformacje. Złamania występowały u 108 kobiet (20,7%) i 42 mężczyzn (13,5%). Dominowały zniekształcenia pierwszego stopnia. Największa częstość deformacji występowała w grupie kobiet po 55. roku życia. Dominowały zniekształcenia pierwszego stopnia. Najczęściej obserwowano deformacje kręgu Th8 i Th6. Wnioski: 1. Stosując metodę MXA, potwierdzono częste występowanie deformacji trzonów kręgowych w populacji polskiej. Dane te są zbliżone do wyników uzyskanych w badaniach morfometrii rentgenowskiej w badaniach EVOS. 2. Morfometria densytometryczna jako badanie nieinwazyjne może stać się przydatnym narzędziem w diagnostyce złamań trzonów kręgowych

Jakość badań densytometrycznych w Polsce : wyniki oceny wstępnej

Background: The quality of measurements is the main problem in clinical diagnostics. Only a well-designed and properly implemented quality control system ensures that real and precise measurement results are obtained. The aim of our study was to evaluate the quality of bone mineral density measurements in laboratories in Poland. Material/Methods: 15 laboratories from 9 cities participated in the study. The evaluation was performed on the basis of International Society for Clinical Densitometry recommendations and data from the literature. Part I of the evaluation comprised checking the calibration and stability of the densitometer, the safety of acquisition data, the documentation of services, and the reproducibility of measurements in patients. Part II comprised reproducibility, based on phantom testing, using European spine phantom and anthropomorphic spine phantom. Phantom measurements and analysis were done in a routine manner by native operators. Results: The only activity which was properly and regularly performed in all laboratories was calibration. The other activities were performed properly in less than half of the laboratories, and some of them only in single laboratories. In nearly half of the laboratories the reproducibility error exceeded the tolerance limit. Conclusions: The present study suggests that the quality of bone mineral density measurement in Poland is rather low. Introducing quality control in laboratories and training courses for operators is strongly recommended

Femtosecond optical pump-probe reflectivity studies of spin-state photo-switching in the spin-crossover molecular crystals [Fe(PM-AzA)2(NCS)2]

International audienceWe report here on the ultrafast photo-switching dynamics of a Fe(II) molecular material [Fe(PM-AzA)2(NCS)2]. It undergoes a thermal spin-crossover which can be detected by magnetic measurements or by optical reflectivity. We use here femtosecond optical reflectivity to study the ultrafast photo-switching dynamics. Our results indicate that the HS state is reached from the LS state within less than 100 fs, through an intermediate MLCT state. This ultrafast relaxation from the electronic excited state towards the structurally relaxed HS state is followed by a vibrational cooling of the hot HS molecules within ≈1 ps timescale

Guidelines for the diagnosis and management of osteoporosis in Poland : Update 2017

In the rapidly ageing society in Poland, osteoporosis is a growing epidemiological problem, and osteoporosis-related fractures are a cause of chronic disability and considerable increase of death risk. It turns out that 80 to 90% of patients suffering from osteoporosis, including osteoporosis accompanied by fractures, do not receive adequate pharmacotherapy. In this paper, a Guideline Working Group of experts from the Multidisciplinary Osteoporosis Forum update the existing Polish guidelines concerning the diagnosis and management of osteoporosis (last revised in 2013), taking account of the latest literature, availability and reimbursement of drugs, and current health care organisation. In the revised guidelines, we still postulate that tasks are divided between primary care doctors (stage I) and specialists in osteoporosis management (stage II). We emphasise the necessity of early initiation of pharmacotherapy and rehabilitation in all patients with low-energy fractures. We recommend that the 10-year fracture risk should be estimated in all patients (including those without fractures) who are over 50 years of age, and that the Polish threshold for therapeutic intervention should be adopted: ≥ 10% for FRAX PL calculator. We add strategies of drug choice and therapy monitoring with imaging, and densitometric and biochemical diagnostics. We define basic guidelines concerning prevention of falls, rehabilitation, and dietary procedures, and elimination of environmental and other fracture risk factors. We point to two vital elements for improving osteoporosis management: 1) strategy of supervision over fractures management — Fracture Liaison Service (FLS), and, optimally, 2) strategies of short-term monitoring of the therapeutic efficacy with the use of biochemical markers

Zalecenia postępowania diagnostycznego i leczniczego w osteoporozie w Polsce. Aktualizacja 2017

W szybko starzejącym się polskim społeczeństwie osteoporoza stanowi narastający proble mepidemiologiczny, a związane z nią złamania są powodem przewlekłej niepełnosprawności, powikłań, obniżenia jakości życia, znacznego wzrostu ryzyka zgonów. Okazuje się, że 80–90% chorych cierpiących na osteoporozę, w tym osteoporozę ze złamaniami, nie otrzymuje adekwatnej farmakoterapii. Zespół ekspertów Wielodyscyplinarnego Forum Osteoporozy aktualizuje w obecnym opracowaniu dotychczasowe polskie zalecenia diagnostyczno-terapeutyczne w zakresie osteoporozy (ostatnie ukazały się w 2013 r.), uwzględniając najnowsze piśmiennictwo, dostępność leków i ich refundację oraz aktualną organizację lecznictwa. W opracowanych zaleceniach podtrzymano postulat podziału zadań dla lekarzy opieki podstawowej (etap I) oraz specjalistów zajmujących się leczeniem osteoporozy (etap II). Podkreślono konieczność szybkiego wdrażania farmakoterapii i rehabilitacji u wszystkich osób ze złamaniami niskoenergetycznymi, zaakcentowano potrzebę określania 10-letniego ryzyka złamań u wszystkich osób (w tym osób bez złamań) po 50. roku życia z przyjęciem polskiego progu inter wencji terapeutycznej (≥ 10% dla kalkulatora FRAX), uzupełniono strategie doboru leków i monitorowania leczenia o diagnostykę obrazową, densytometryczną i biochemiczną. Podano podstawowe wytyczne dotyczące prewencji upadków, postępowania rehabilitacyjnego, dietetycznego oraz eliminacji środowiskowych i innych czynników ryzyka złamań. W aktualnych zaleceniach zwrócono uwagę na dwa istotne elementy usprawnienia leczenia osteoporozy: 1 — strategię nadzoru nad leczeniem złamań Fracture Liaison Service (FLS) oraz, optymalnie, 2 — strategię krótkoterminowego monitorowa nia efektywności leczenia za pomocą markerów biochemicznych