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Arquivos Brasileiros de Endocrinologia & Metabologia

On-line version ISSN 1677-9487

Arq Bras Endocrinol Metab vol.43 no.6 São Paulo Dec. 1999

http://dx.doi.org/10.1590/S0004-27301999000600003 

revisão


Fatores Envolvidos no Pico de Massa Óssea

 

Cynthia M.A. Brandão
José Gilberto H. Vieira

Disciplina de Endocrinologia e
Metabologia, Universidade Federal de
São Paulo - Escola Paulista de
Medicina (UNIFESP-EPM), SP

 

 

RESUMO

A massa óssea de um indivíduo adulto, que está estreitamente relacionada ao risco de fraturas osteoporóticas, depende da diferença entre o pico de massa óssea alcançado no final do período de maturação sexual e esquelética, e as perdas acumuladas durante a vida. A enorme variabilidade observada no pico de massa óssea da adolescência está relacionada, principalmente, a fatores genéticos, mas também a parâmetros antropométricos, como peso e altura, hábitos dietéticas, influências hormonais diversas, atividade física, uso de medicamentos e doenças intercorrentes. A identificação dos fatores envolvidos na aquisição do pico de massa óssea na infância e adolescência e a compreensão deste longo período de maturação esquelética, permitirão a criação de estratégias para prevenção da osteoporose. (Arq Bras Endocrinol Metab 1999;43/6: 401-408)

Unitermos: Pico de massa óssea; Densidade mineral óssea em crianças e adolescentes

 

ABSTRACT

Bone mass in the adult life, which is closely related to osteoporotic fracture risk, depends on the differences between the peak bone mass attained at the end of the sexual and skeletal maturation and the rate of involutional bone mass. The great variability in peak bone mass observed at adolescence is related not only to genetic factors, but also to diet, hormonal status, anthropometric variables, as weight and height, physical activity, drugs and intercurrent diseases. The identification of the factors involved with the acquisition of the peak bone mass and the comprehension of this long period of skeletal maturation will indicate strategies for prevention of osteoporosis. (Arq Bras Endocrinol Metab 1999;43/6: 401-408)

Keywords: Peak bone mass; BMD in children and adolescents

 

 

A INCIDÊNCIA DE FRATURAS OSTEOPORÓTICAS está estreitamente relacionada à massa óssea do indivíduo, que depende tanto da velocidade de perda durante a vida quanto da quantidade de tecido ósseo presente no final da puberdade e início da vida adulta. A enorme variância no pico de massa óssea é explicada não só por fatores hereditários, como também por sexo, raça, hábitos dietéticos, atividade física, influências hormonais diversas, composição corporal de massa magra e gordurosa, doenças intercorrentes, uso crônico de medicamentos. A compreensão do longo processo de maturação óssea que ocorre na infância e adolescência vai permitir identificar os fatores passíveis de alguma intervenção e a criação de estratégias para prevenção precoce da osteoporose. Se o ganho mineral ósseo puder ser otimizado durante a puberdade, é provável que o indivíduo adulto esteja menos susceptível a sofrer as devastadoras complicações da osteoporose.

O desenvolvimento, nesses últimos dez anos, de métodos para avaliar a massa óssea com acurácia e precisão, não-invasivos c com mínima exposição à radiação, permitiu uma melhor compreensão da dinâmica do tecido ósseo (1-6) na infância e adolescência. No entanto, a complexa inter-relação dos fatores envolvidos com o pico de massa óssea ainda se mantêm pouco estudada, por dificuldades metodológicas e conceituais. Por exemplo, a densitometria por DxA, que é o método de escolha para o estudo da massa óssea na população Pediátrica, apresenta uma inacurácia em relação à densidade volumétrica real, pois é calculada considerando-se apenas duas dimensões das vertebras (densidade por área, g/cm2). A terceira medida, de profundidade das vertebras, pode ser avaliada através do exame lateral, mas não é uma medida acurada como a fornecida pela tomografia computadorizada, pois a vertebra não é um cubo perfeito, apresentando superfícies côncavas de difícil detecção para a densitometria. Numa avaliação longitudinal de crianças, o crescimento das vértebras vai obscurecer o ganho de densidade mineral, ou seja, para uma densidade óssea constante, vertebras maiores resultarão em maiores valores de BMD.

Outro aspecto a ser lembrado é a significativa variabilidade dos parâmetros antropométricos e de maturação sexual entre crianças de uma mesma idade cronológica. Para avaliar efetivamente a massa óssea de uma criança e particularmente de um adolescente, todos os fatores envolvidos no ganho de massa óssea devem ser considerados e não apenas a idade cronológica.

 

FATORES ENVOLVIDOS NA AQUISIÇÃO DA MASSA ÓSSEA NA PUBERDADE

1. Genética

Têm havido grande interesse no estudo dos fatores genéticos envolvidos no metabolismo ósseo e na fisiopatologia da Osteoporose. Os trabalhos tradicionais observam a ocorrência de agregação familiar de menor massa óssea e a concordância deste traço em gêmeos mono e dizigóticos (7-14). Howard et al. (12) demonstraram que grande parte da variância dos parâmetros avaliados pelo ultra-som ósseo, cerca de 80%, pode ser atribuída à fatores genéticos, do mesmo modo que 70-80% da densidade mineral óssea (15,16). Além disso, alguns fatores genéticos parecem ser comuns na determinação tanto da densidade mineral quanto das medidas fornecidas pelo ultra-som, que refletem a integridade da microarquitetura óssea.

A determinação genética da densidade mineral óssea pode ser mediada por polimorfismos do DNA de genes relacionados à remodelação e particularmente à formação óssea. Dois estudos (17,18), em gêmeos mono e dizigóticos, demonstraram claramente que uma grande parte da variância dos marcadores de reabsorção, assim como de reabsorção óssea, particularmente osteocalcina, é geneticamente determinada e este fenômeno contribui para a regulação genética da densidade mineral óssea.

Em um estudo com gêmeos, Morrison et al. (19), na Austrália, observaram valores baixos de densidade mineral óssea em mulheres homozigotas para a ausência de restrição BsmI no gene do receptor da vitamina D, comparados aos valores de mulheres homozigotas para a presença do sítio de restrição. Inúmeros trabalhos subsequentes associaram esta variação com a massa óssea na pré-menopausa (20-22) e com a velocidade de perda óssea durante a vida (23,24). Estes estudos sugerem que o genótipo do receptor da vitamina D influencie o transporte de cálcio intestinal, a incorporação do mineral ao esqueleto, a resposta à ingesta nutricional durante o crescimento e o recrutamento celular.

No entanto, outros trabalhos mostraram resultados conflitantes (25-28), enfraquecendo a importância do polimorfismo do gene da vitamina D na gênese da Osteoporose. Diferenças raciais, étnicas e ambientais entre as populações estudadas e o envolvimento de outros genes (herança poligênica) podem estar contribuindo para esta discordância de resultados (29).

Em nosso meio, os estudos que avaliaram o polimorfismo do gene da vitamina D apresentaram resultados semelhantes aos da literatura, ou seja, dependendo das características da população estudada se observa ou não a associação com menor massa óssea Castro et al. (30), em um estudo feito em uma população de mulheres normais na pré-menopausa, observaram uma correlação negativa entre a BMD de coluna lombar e fêmur e a presença do genótipo BB, em relação ao genótipo bb, utilizando-se a enzima de restrição Bsml. O mesmo grupo, em dois outros trabalhos (31,32), não encontrou uma prevalência maior do genótipo associado à menor massa óssea (BB) numa população de idosos com fraturas femurais nem a osteopenia observada em diabéticos insulino-dependentes estava relacionada ao polimorfismo.

Receptores estrogênicos foram identificados em inúmeros tipos celulares, inclusive osteoblastos, havendo uma interação com a massa óssea (33-35). Os estrogênios regulam a proliferação celular e a expressão dos marcadores de remodelação óssea, dos fatores de crescimento, citoquinas e de outros receptores como de IGF-I, Interleucina 6 e progesterona (36). Em 1994, Smith et al. (37) descreveram um homem com resistência estrogênica por apresentar uma mutação no gene do receptor estrogênico tipo alfa, com níveis plasmáticos elevados de estrógenos e gonadotrofinas. O paciente, de 29 anos, apresentava osteoporose e atraso na maturação esquelética, demonstrando a importância do estrógeno na mineralização óssea tanto em mulheres quanto em homens.

O estudo dos receptores estrogênicos e a observação de seu polimorfismo genético, abriram um amplo campo de pesquisa. Muitos trabalhos correlacionam este polimorfismo com o câncer de mama, abortos de repetição, hipertensão arterial e com a densidade mineral óssea (34). A associação de valores menores de BMD com determinadas variações genotípicas do receptor estrogênico parece se correlacionar com o pico de massa óssea alcançado na puberdade ou com diferenças significativas no padrão de perda óssea durante a vida.

Além disso, outros genes também foram associados ao metabolismo ósseo, como o da calcitonina, IGF-I, colágeno tipo I e II, genes da família dos "Transforming Growth Factors'' (TGF beta)," Fibroblast Growth Factor'" (FGF), interleucinas e osteoprotegerina (38-45), que é um fator inibidor da osteoclastogênese.

Os genes que determinam a síntese do colágeno tipo I alfa, quando sofrem mutações, resultam nos vários tipos clínicos da Osteogenesis Imperfecta (39). Embora estas mutações nos genes responsáveis pela síntese do colágeno não tenham sido encontradas nos indivíduos com osteoporose, o polimorfismo de uma região envolvida na transcrição genética está associada à diferenças na densidade mineral óssea e no risco de fraturas. J Sainz et al., em um trabalho publicado recentemente (40), observaram que o polimorfismo no sítio de restrição Sp1 do gene do colágeno tipo I (COLIAI) está relacionado à menor massa óssea em meninas pré-púberes, mesmo após correção para o tamanho das vertebras. No entanto, os mecanismos pelos quais as diferenças nos alelos afetam a massa óssea não estão esclarecidos. Alguns autores (16) sugerem que a síntese e a degradação do colágeno tipo I, que representa mais de 90% do colágeno do osso, sejam geneticamente determinadas e que este fenômeno esteja relacionado à herança genética da densidade mineral óssea.

No tecido ósseo, tanto IGF-I quanto suas proteínas de ligação (IGFBPs) são sintetizadas pelo osteoblasto, sob controle do GH e de outros fatores endócrinos e autócrinos. IGF-I, por outro lado, regula a proliferação e diferenciação do osteoblasto e a síntese do colágeno, participando de forma importante no processo de remodelação óssea.

Bilezikian et al. publicaram recentemente o achado de níveis circulantes reduzidos de IGF-I em homens com osteoporose idiopática (46,47), sem alterações na secreção de GH, indicando que outros fatores devem participar da regulação da expressão de IGF-I.

Fatores genéticos também podem regular várias funções fisiológicas associadas ao acúmulo de massa óssea durante o crescimento. Dois mecanismos adaptativos que controlam o metabolismo do cálcio e fósforo parecem ser muito importantes neste período, como o aumento dos níveis de calcitriol (1-25 OHD3) e o estímulo à reabsorção tubular de fosfato. O aumento da síntese de calcitriol permite maior absorção intestinal de cálcio e fósforo, necessários à maior demanda do período de estirão de crescimento (48). Estudos recentes (49) sugerem que a IGF-I seria responsável pelo estímulo à síntese de calcitriol e aumento da reabsorção renal de fósforo. Os níveis de IGF-I, calcitriol e fósforo aumentam na puberdade, estando correlacionados com os níveis de osteocalcina (50). O pico de secreção de osteocalcina coincide com o de IGF-1 e com o estirão de crescimento.

2. Fatores antropométricos

Em crianças pré-púberes, há uma grande correlação entre massa óssea na coluna lombar e no fêmur com a altura (3). No entanto, esta estreita correlação atenua-se durante a maturação sexual, aproximando-se do padrão observado em adultos. Isto significa que parte dos determinantes do pico de massa óssea durante a puberdade agem de forma independente dos fatores relacionados ao ganho estatural.

Cadogan et al. (51) observaram, através de um estudo longitudinal em meninas púberes, uma dissociação entre o estirão de crescimento e o ganho de massa óssea do corpo inteiro. Não houve correlação entre os dois parâmetros e o ganho de altura não foi preditivo do ganho de massa óssea.

O pico na velocidade de ganho estatural ocorreu dois anos antes da menarca, enquanto que o pico de incremento na massa óssea coincidiu com a menarca. Estes dados foram confirmados por outros autores (4,6) e talvez possam explicar a susceptibilidade das crianças em estirão à fraturas com mínimos traumas.

Desde o início da 3a década de vida, em ambos os sexos, há uma enorme variabilidade nos valores normais do conteúdo mineral ósseo (BMC) e da densidade mineral óssea (BMD), que não aumentam mais significativamente com a idade. Esta variação, que é observada tanto no esqueleto axial quanto no apendicular, mantém-se mesmo corrigindo para a altura do indivíduo. Em adultos jovens, a variação de BMC de coluna lombar (L2L4) é de quatro a cinco vezes maior que a variação de altura.

Esta variação, independente da altura, aumenta durante a puberdade em sítios ósseos onde o acúmulo de massa óssea é acentuado neste período, como a coluna lombar e o colo femural. Por outro lado, em locais onde o aumento da massa óssea pubertário não é tão pronunciado, como a diáfise femural, a variação permanece constante em relação à variação estatural.

O peso corporal tem sido sempre associado positivamente à massa óssea (2), sendo um dos mais importantes fatores na predição da densidade e do conteúdo mineral ósseo. Os dois maiores componentes do peso corporal, massa muscular e massa de gordura, estão correlacionados com o ganho de densidade mineral total no esqueleto, embora o músculo tenha o maior valor preditivo segundo alguns autores (52-57). Faulkner et al. (53), estudando a composição corporal pelo método da densitometria por DxA, em crianças de oito a dezesseis anos, observou que a massa magra tem o maior valor preditivo para a massa óssea. Vários mecanismos podem estar implicados nesta estreita associação entre massa óssea e magra, como as forças musculares aplicadas ao osso, determinantes genéticos comuns e mediadores hormonais anabólicos tanto para o osso quanto para o músculo, como GH, andrógenos e insulina (58).

Indivíduos adultos obesos tendem a apresentar valores mais elevados de BMD que indivíduos magros. Frost, em uma revisão crítica sobre o assunto (59), esclarece que esta associação só é observada quando a massa gordurosa exerce forças mecânicas sobre o tecido ósseo. Se o obeso é sedentário, como ocorre em inúmeras condições clínicas associadas à obesidade do adulto, a força e massa musculares reduzidas podem levar à osteopenia.

Em um estudo realizado em 416 adolescentes (60), entre 10 e 18 anos de idade, estudantes de uma escola particular de São Paulo, observamos que o Estadiamento Puberal, a idade e o peso foram as variáveis mais correlacionadas aos valores de BMD na coluna lombar, colo de fêmur, fêmur total e BMD total. Como a massa magra apresenta uma alta correlação com o peso (r=0,80 e r=0,88, respectivamente para o sexo feminino e masculino), sendo o seu maior componente, quando excluímos o peso como variável da regressão múltipla, tanto a massa de gordura quanto a massa magra passaram a ser variáveis significativas. Na verdade, os parâmetros antropométricos estão tão fortemente inter-relacionados que a retirada de um deles modifica a importância dos demais. Outros autores também comentam este interessante problema de análise (11,61).

Para esta população adolescente estudada, não pudemos concluir que a massa muscular seja um fator preditor de massa óssea mais importante que o peso, como é descrito por outros autores em adultos (11) e crianças (53). No entanto, nossos dados parecem indicar que o grupo é bastante ativo fisicamente, de modo que tanto peso quanto massa muscular são igualmente importantes.

Ainda persiste a idéia de que, para ambos os sexos, em qualquer raça e em qualquer sítio ósseo, o pico de aquisição de massa óssea ocorra na 3a e 4a décadas. Este conceito surgiu de alguns estudos transversais feitos no antebraço, utilizando métodos de "Single Photon Absorptiometry", anteriores ao "Dual energy x-ray absorptiometry" ou DxA. No entanto, são inúmeros os trabalhos que demonstram não haver aumento significativo durante a 3a década. Na verdade, para o fêmur proximal, vários autores encontraram uma tendência à perda já a partir dos 30 anos (6,62,63).

3. Fatores sexuais

A puberdade é o período no qual as diferenças relacionadas ao sexo se tornam evidentes. Na verdade, no período pré-pubertário, não existem diferenças significativas entre a massa óssea de ambos os sexos, seja no esqueleto apendicular ou axial (3,64).

Esta ausência de diferença sexual se mantém até o início da puberdade. Entre 12 e 15 anos, as meninas tendem a ter valores de BMD (g/cm2) mais elevados do que os meninos, particularmente na coluna lombar (L2-L4). Este incremento na coluna lombar ocorre particularmente, num período de três anos, sendo que a maioria dos autores concorda que a menarca e os meses subsequentes correspondam ao pico de aquisição de massa óssea neste sítio. O desenvolvimento sexual no sexo feminino ocorre mais precocemente e tem uma duração menor quando comparado ao sexo masculino, correlacionando-se com as diferenças de BMD observadas entre os 11 e 15 anos. Além disso, os meninos apresentam uma área vertebral proporcionalmente maior, contribuindo para diminuir a BMD neste período.

No grupo de adolescentes por nós estudado (60), não observamos diferenças significativas entre os sexos, exceto na BMD da coluna lombar. Quando agrupamos os dados por estadiamento puberal, meninos e meninas apresentam o mesmo comportamento em relação ao ganho de massa óssea nos sítios femurais e na BMD total, embora em idades cronológicas diferentes. Coincidente com a literatura, nossos resultados sugerem que o período de maior ganho ósseo ocorra entre o estadiamento II e III de Tanner, como podemos demonstrar nas figuras 1 e 2. Os efeitos da puberdade mais precoce nas meninas e da maior susceptibilidade das vértebras, pelo predomínio de osso trabecular, à ação dos esteróides sexuais, devem contribuir para as diferenças de BMD em coluna lombar observada entre os sexos.

 

 

 

4. Diferenças raciais

A prevalência de Osteoporose e a incidência de fraturas apresentam grande variação entre as raças e entre países de um mesmo continente com a mesma distribuição racial. As fraturas femurais e vertebrais são significativamente menos incidentes na população negra do que na branca, enquanto que os asiáticos fraturam menos que os brancos mesmo tendo valores menores de BMD. Estas características são atribuídas a diferenças raciais na geometria e tamanho dos ossos axiais e apendiculares, diferenças raciais também nas medidas antropométricas e na densidade óssea, variações na dieta e nas atividades habituais e outros fatores culturais. Estes fatores podem alterar a susceptibilidade a fraturas e podem ser observados desde a infância (65,66).

As crianças negras apresentam maior comprimento dos membros inferiores em relação ao tronco, comparadas às crianças brancas. A raça negra apresenta áreas de secção dos ossos longos maiores, independente do estádio puberal e da altura, conferindo maior estabilidade estrutural. Quanto à coluna lombar, a raça negra apresenta altura dos corpos vertebrais menores que os indivíduos brancos, mas com as mesmas áreas de secção, e a densidade mineral óssea é maior a partir do final da puberdade (67).

Este maior acúmulo de massa óssea observado na raça negra, deve estar relacionado à maior reabsorção renal de cálcio e resistência à ação reabsortiva do PTH no osso, que são descritas por alguns autores (68,69). Segundo estes trabalhos, os indivíduos negros apresentam níveis menores de osteocalcina, da fração óssea da fosfatase alcalina e da hidroxiprolina urinária.

A incidência de fraturas, observada na maioria das populações asiáticas, é menor que a registrada nos países ocidentais, apesar de apresentarem massa óssea e índice de Massa Corpórea menores. Este fato está provavelmente relacionado a fatores culturais, hábitos de vida e à geometria do quadril, pois os asiáticos apresentam medidas menores do eixo do colo do fêmur em comparação com a população branca (70). O tamanho do eixo do colo do fêmur, que é a distância entre a região acetabular e a base do trocanter maior, além de outras medidas do fêmur proximal, são fatores de risco para ocorrência de fraturas de colo e trans-trocantéricas.

5. Atividade física e hábitos alimentares

Inúmeros trabalhos confirmam uma correlação significativa entre a massa muscular e a densidade mineral óssea do indivíduo, observada em vários sítios ósseos (11,54-57), mesmo em indivíduos sedentários. Crianças e adolescentes que participam de atividades esportivas competitivas têm melhor massa óssea do que jovens com menor atividade física. Kriska et al. (71), estudando mulheres adultas, observaram que a BMD não se associava à atividade física recente mas com o padrão de atividade física exercido entre os 14 e 21 anos de idade. Estes dados reforçam a importância de se aumentar a atividade física dos jovens para otimizar o pico de massa óssea.

Segundo Arden et al. (8), a massa muscular pode explicar de 6 a 16% da variância da BMD, dependendo do sítio ósseo estudado. Outros autores (54,56) demonstraram que a força muscular está igualmente associada com a BMD dos sítios ósseos próximos do local de ação do músculo avaliado como dos sítios ósseos distantes. Este fenômeno sugere que a correlação não seja apenas devido a fatores biomecânicos, mas a fatores envolvidos na determinação da força muscular geral. Estes fatores que agem conjuntamente na BMD e na massa muscular são provavelmente ambientais, como o exercício físico, endócrinos e genéticos.

Inúmeras investigações sobre o efeito da ingesta de cálcio sobre a BMD, em diversas fases da vida, são discordantes (72-75). Estes achados inconsistentes podem ser atribuídos a falhas metodológicas, como por exemplo, a avaliação da ingesta em certo momento não identifica variações que tenham ocorrido ao longo do tempo.

Outros componentes da dieta, como fósforo e proteína, além do valor calórico ingerido, podem ter um efeito benéfico sobre a aquisição da massa óssea e raramente são avaliados. Entretanto, alguns estudos prospectivos em crianças e adolescentes, com suplementação de cálcio da dieta, observaram um aumento na densidade mineral óssea em relação aos grupos que receberam placebo (76-78). É interessante observar que a influência genética exerce efeitos diferentes no osso cortical e no osso trabecular, sendo este último menos afetado pelo tamanho dos ossos ou pela ingesta de cálcio. Bonjour et al. (73), estudando meninas pré-púberes que receberam suplementação de cálcio da dieta, obtiveram melhores resultados em diáfise dos ossos apendiculares do que na coluna lombar.

 

REFERÊNCIAS

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Endereço para correspondência:

Cynthia MA Brandão
Disciplina de Endocrinologia e Metabologia, UNIFESP- EPM
Caixa Postal 20266
04034-970 São Paulo, SP
E-mail: cynthia.brandao@fleury.com.br

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