Uticaj specifično dizajniranog programa vežbi na enzimsku aktivnost matriks metaloproteinaza seruma i funkcionalni status pacijentkinja sa postmenopauzalnom osteoporozom

Abstract

Osteoporoza je hronično sistemsko oboljenje skeleta koga karakteriše smanjenje koštane gustine i poremećaj mikroarhitekture kosti, sa povećanim rizikom od frakture. Povećanje osteoklastne aktivnosti, povećava ekspresiju matriks-metaloproteinaza (MMP-9 i MMP-2), što povećava resorpciju kosti i degradaciju ekstracelularnog matriksa i kolagena tipa I. Cilj rada: U cilju objašnjenja patofizioloških mehanizama odgovornih za nastanak osteoporoze u ovom istraživanju pokušali smo da utvrdimo faktore koji utiču na aktivnost i diferencijaciju osteoklasta i osteoblasta i njihovu dinamiku promene uslovljenu primenom odgovarajućeg tretmana. Osnovni ciljevi ovog istraživanja bili su da se utvrdi uticaj 12-nedeljnog specifično dizajniranog programa vežbi na promenu funkcionalnog statusa i promenu enzimske aktivnosti MMPaza i TIMPa-1 u serumu pacijentkinja sa dijagnostikovanom postmenopauzalnom osteoporozom. Sledeći cilj istraživanja odnosio se na ispitivanje povezanosti funkcionalnih genskih polimorfizama (PM) rs243866 za MMP-2 i rs3918242 za MMP-9 i funkcionalnog statusa naših pacijentkinja nakon primene programa vežbi, kao i definisanje najzastupljenijh faktora rizika za osteoporozu u ispitivanoj populaciji.Sekundarni ciljevi predstavljali su utvrđivanje uticaja programa vežbi na smanjenje straha od pada i povećanje znanja o osteoporozi. Metod: Ukupno 97 pacijentkinja sa dijagnostikovanom osteoporozom je metodom randomizacije nasumično raspoređeno u 2 grupe, grupa koja vežba (VG) i kontrolna grupa (KG), u odnosu 1:1. Pacijentkinje iz VG imale su specifično dizajniran program vežbi, pod kojim se podrazumevalo sprovođenje aerobnih vežbi, treninga snage i izdržljivosti i vežbi balansa. Pacijentkinje iz KG nisu učestvovale u programu vežbi za vreme trajanja istraživanja. Pacijentkinje su u ponovljenim merenjima biohemijski i klinički testirane po 3 puta, u sledećem vremenskim intervalima: pre započinjanja korišćenja terapije (programa vežbi i medikamentozne terapije), posle 4 i 12 nedelja od primene iste u cilju utvrđivanja efekata programa vežbi na ispitivane parametre. Prisustvo i aktivnost MMP-aza u serumima određena je metodom zimografije, dok je aktivnost TIMP-a1 određena ELISA metodom. Procena funkcionalnog statusa pacijentkinja vršena je testovima “ustani i kreni” (TUG), “ustani i sedni”(STS) i testom “stajanja na jednoj nozi” (OLST). Procena straha od pada (FES-I) i znanja o osteoporozi (OKAT-S) utvrđeni su pre početka i 12 nedelja posle primene tretmana. Molekularno-genetičke analize obuhvatile su detekciju genotipova za polimorfizme: rs243866 u genu za MMP-2, Real time PCR metodom i rs3918242 u MMP-9 genu metodom lančane reakcije polimerizacije (PCR) i restrikcije produkata reakcije restrikcionim enzimom. Ispitivanje uticaja dobijenih genotipova na funkcionalni ishod pacijentkinja, posle 12 nedelja, u VG, utvrđena je procenom korelacije ovih genotipova sa razlikom u postignutim TUG, STS i OLST testovima. U statističkoj analizi su korišćene metode deskriptivne i inferencijalne statističke analize (analiza varijanse za ponovljena merenja). Izvršena je registracija istraživanja na sajtu www.clinicaltrial.gov (ClinicalTrials.gov identifier, NCT number: NCT03816449). Rezultati rada: Poređenjem biohemijskih parametara, odnosno vrednosti enzimske aktivnosti MMP-9, MMP-2 i TIMP-1 na početku istraživanja, pre započinjanja terapije, između posmatranih grupa nije postojala statistički značajna razlika za posmatrane aktivnosti.U VG registrovano je statistički značajno smanjenje aktivnosti MMP-9 i MMP-2 i povećanje TIMP-a 1 nakon 12 nedelja. Ove promene nisu registrovane u KG. Komparativnom analizom efikasnosti tretmana među grupama zaključeno je da je VG imala bolji tretman...

destruction of bone microarchitecture, with increased risk of fractures. Enhanced osteoclast activity in osteoporosis, increases matrix metalloproteinases expression (MMP-9 and MMP-2), which stimulates osteoclast resorption and degrades extracellular matrix proteins and collagen type I. Objective: In order to explain the pathophysiological mechanisms responsible for the development of osteoporosis in this study, we tried to identify the factors involved in osteoclast and osteoblast differentiation, as well as their dynamic changes, depending on the use of appropriate therapy. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of 12-weeks specifically designed exercise program on functional status and enzyme activity of serum MMP-2, MMP-9 and TIMP-1 in patients with postmenopausal osteoporosis. Another primary aim was to determine correlation between functional genetic polymorphisms (PM) rs243866 for MMP-2 end rs3918242 for MMP-9 and functional outcomes of our patients after introduction supervised exercise program, as well as identifying risk factors for osteoporosis in the study population. Secondary aims were to determine the effectiveness of exercise program on reduction of fear of falling and and acquisition of knowledge about osteoporosis. Materials and Methods: In total, 97 eligible participants with diagnosed osteoporosis were randomly assigned in two groups: exercise group (EG) and control group (CG), in 1:1 ratio. Patients from EG had 12 weeks supervises exercise program which included aerobic exercise, resistance and balance exercise. Patients from CG didn’t take part in any physical activity for 12 weeks. Repeated measurements in accordance with biochemically and clinically parameters for both groups have been conducted three times, at baseline and 4 and 12 weeks after the treatment, in order to determine the effectiveness of physical activity on the examined parameters. Gelatin zymography was used to detect enzyme activity of serum MMP-9 and MMP-2 in both groups, while the activity of a TIMP-1 was determined by the ELISA method. Functional outcomes were determined by means of :"timed up and go test " (TUG), " sit to stand tests" (STS) and” one leg stance test “ (OLST). Assessment of fear of falling (FES-I) and knowledge about osteoporosis (OKAT-S) were performed and baseline and 12 weeks after exercise. Molecular genetic analysis have included the detection of genotypes for rs243866 in MMP-2 polymorphisms by using Real-time PCR method and rs3918242 u MMP-9 polymorphisms by using PCR-RFLPs. Determining the influence of obtained genotypes on functional outcomes of patients, in EG, after 12 weeks, was obtained by analyzing the correlation of these genotypes with the obtained differences in results of TUG, STS and OLST tests.The statistical methods used for the aforementioned analysis were descriptive and inferential statistical analysis (analysis of variance for repeated measures). The study protocol have been reviewed and approved by Cclinicaltrial.gov identifier (NCT number: NCT03816449). The study was conducted according to the Declaration of Helsinki and performed in compliance with relevant laws and national and international guidelines Results: Results: The comparison of the biochemical parameters, enzymatic activity of serum MMP-9, MMP-2 and TIMP-1 at baseline revealed no statistically significant difference between groups. There was statistically significant improvement in all observed measurements in EG after 12 weeks exercise program, while these changes were not observed in CG. Comparative analysis of the effectiveness of treatment between groups revealed that EG received better treatment...