Бисфосфонаты — это класс препаратов, которые предотвращают потерю плотности костной ткани , используемых для лечения остеопороза и подобных заболеваний. Это наиболее часто назначаемые препараты для лечения остеопороза. [1] Они называются бисфосфонатами, потому что имеют два фосфоната ( PO(OH)
2) групп. Поэтому их также называют дифосфонатами ( бис- или ди- + фосфонат ).
Данные показывают, что они снижают риск переломов у женщин в постменопаузе с остеопорозом. [2] [3] [4] [5] [6]
Костная ткань постоянно ремоделируется и поддерживается в равновесии ( гомеостазе ) остеобластами , создающими кость, и остеокластами, разрушающими кость. Бисфосфонаты ингибируют переваривание кости, побуждая остеокласты подвергаться апоптозу или гибели клеток, тем самым замедляя потерю костной массы. [7]
Бисфосфонаты применяются для профилактики и лечения остеопороза, болезни Педжета , метастазов в кости (с гиперкальциемией или без нее ), множественной миеломы , первичного гиперпаратиреоза , несовершенного остеогенеза , фиброзной дисплазии и других состояний, которые проявляются хрупкостью костей.
Бисфосфонаты используются для лечения остеопороза, деформирующего остеита (болезни Педжета костей), метастазов в костях (с гиперкальциемией или без нее), множественной миеломы и других состояний, связанных с хрупкими, ломкими костями.
При остеопорозе и болезни Педжета наиболее популярными препаратами первой линии из группы бисфосфонатов являются алендронат и ризедронат . Если они неэффективны или у человека развиваются проблемы с пищеварительным трактом, можно использовать внутривенный памидронат . Стронция ранелат или терипаратид используются при рефрактерном заболевании. Использование стронция ранелата ограничено из-за повышенного риска венозной тромбоэмболии , тромбоэмболии легочной артерии и серьезных сердечно-сосудистых заболеваний, включая инфаркт миокарда . [8] Женщинам в постменопаузе вместо бисфосфонатов иногда назначают селективный модулятор эстрогеновых рецепторов ралоксифен . Бисфосфонаты полезны для снижения риска перелома позвоночника при остеопорозе, вызванном стероидами . [9]
Бисфосфонаты рекомендуются в качестве первой линии лечения постменопаузального остеопороза. [5] [10] [11] [12]
Длительное лечение бисфосфонатами обеспечивает противопереломный эффект и эффект минеральной плотности костей, которые сохраняются в течение 3–5 лет после начальных 3–5 лет лечения. [2] Бисфосфонат алендронат снижает риск переломов бедра, позвоночника и запястья на 35–39%; золедронат снижает риск переломов бедра на 38% и переломов позвоночника на 62%. [3] [4] Также было показано, что ризедронат снижает риск переломов бедра. [5] [6]
После пяти лет приема лекарств внутрь или трех лет внутривенного лечения у лиц с низким риском лечение бисфосфонатами можно прекратить. [13] У лиц с более высоким риском можно использовать десять лет приема лекарств внутрь или шесть лет внутривенного лечения. [13]
Бисфосфонаты снижают риск переломов и боли в костях [14] у людей с раком груди, [15] легких [16] и другими метастатическими формами рака, а также у людей с множественной миеломой. [17] В отношении рака груди имеются неоднозначные данные относительно того, улучшают ли бисфосфонаты выживаемость. [15] [18] [19] [20] Обзор Cochrane 2017 года показал, что для людей с ранним раком груди лечение бисфосфонатами может снизить риск распространения рака на кости человека, однако для людей с запущенным раком груди лечение бисфосфонатами, по-видимому, не снижает риск распространения рака на кости. [15] Побочные эффекты, связанные с лечением бисфосфонатами у людей с раком груди, являются легкими и редкими. [15]
Бисфосфонаты также могут снижать смертность у пациентов с множественной миеломой и раком предстательной железы. [20]
Данные свидетельствуют о том, что использование бисфосфонатов будет полезным при лечении комплексного регионального болевого синдрома , нейроиммунной проблемы с высокими показателями MPQ, низкой эффективностью лечения и симптомами, которые могут включать регионарный остеопороз. В 2009 году бисфосфонаты были «одним из немногих классов лекарств, которые выдержали плацебо-контролируемые исследования, показывающие статистически значимое улучшение (при CRPS) при терапии». [21]
Бисфосфонаты использовались для снижения частоты переломов у детей с заболеванием несовершенного остеогенеза [22] и для лечения отосклероза [23] путем минимизации потери костной массы.
Другие бисфосфонаты, включая медронат (R 1 =H, R 2 =H) и оксидронат (R 1 =H, R 2 =OH), смешивают с радиоактивным технецием и вводят инъекционно для получения изображений костей и выявления заболеваний костей.
Пероральные бисфосфонаты могут вызывать расстройство желудка , воспаление и эрозии пищевода , что является основной проблемой пероральных препаратов, содержащих N [ необходимо дополнительное объяснение ] , то есть содержащих «нормальные» неразветвленные цепи. Этого можно избежать, оставаясь в вертикальном положении в течение 30–60 минут после приема лекарства. Внутривенные бисфосфонаты могут вызывать лихорадку и гриппоподобные симптомы после первой инфузии, что, как полагают, происходит из-за их способности активировать человеческие γδ T-клетки .
Бисфосфонаты, вводимые внутривенно для лечения рака, были связаны с остеонекрозом челюсти (ОНЧ), причем нижняя челюсть поражалась в два раза чаще, чем верхняя , и большинство случаев возникало после внутривенного введения высоких доз, используемого для некоторых онкологических пациентов. Около 60% случаев предшествовали стоматологической хирургической процедуре (которая затрагивает кость), и было предложено отложить лечение бисфосфонатами до окончания любой стоматологической работы, чтобы устранить потенциальные очаги инфекции (в противном случае перед любой операцией может быть показано применение антибиотиков). [24]
Сообщалось о ряде случаев сильных болей в костях, суставах или опорно-двигательном аппарате, что побудило изменить маркировку. [25]
Некоторые исследования выявили использование бисфосфонатов как фактор риска фибрилляции предсердий (ФП), хотя метаанализ этих исследований выявил противоречивые сообщения. По состоянию на 2008 год [обновлять]Управление по контролю за продуктами и лекарствами США не рекомендовало никаких изменений в назначении бисфосфонатов на основании проблем с ФП. [26] Более поздние метаанализы обнаружили сильные корреляции между использованием бисфосфонатов и развитием ФП, особенно при внутривенном введении, [27] , но что значительно повышенный риск ФП, требующий госпитализации, не имел сопутствующего повышенного риска инсульта или сердечно-сосудистой смертности. [28]
В крупных исследованиях у женщин, принимавших бисфосфонаты для лечения остеопороза, наблюдались необычные переломы («переломы бисфосфонатов») бедренной кости (бедренной кости) в области диафиза ( диафиза или подвертельной области) кости, а не в шейке бедренной кости, которая является наиболее распространенным местом перелома. Однако эти переломы редки (12 из 14 195 женщин) по сравнению с распространенными переломами бедра (272 из 14 195 женщин), и общее снижение переломов бедра, вызванных бисфосфонатами, больше, чем увеличение необычных переломов диафиза. [29] [ устаревший источник ] Существуют опасения, что длительное использование бисфосфонатов может привести к чрезмерному подавлению обновления костной ткани . Предполагается, что микротрещины в кости не способны заживать и в конечном итоге объединяются и распространяются, что приводит к атипичным переломам. Такие переломы, как правило, плохо заживают и часто требуют некоторой формы стимуляции костной ткани, например, костной пластики в качестве вторичной процедуры. Это осложнение встречается нечасто, и преимущество общего снижения переломов сохраняется. [29] [30] [ необходим неосновной источник ] В случаях, когда есть опасения по поводу возникновения таких переломов, терипаратид является потенциально хорошей альтернативой, поскольку он не вызывает такого большого ущерба, как бисфосфонат, подавляя метаболизм костной ткани. [31]
Три метаанализа оценили, связано ли использование бисфосфонатов с повышенным риском рака пищевода. Два исследования пришли к выводу, что нет никаких доказательств повышенного риска. [32] [33] [34]
Все бисфосфонатные препараты имеют общую фосфорно-углеродно-фосфорную «основу»:
Два ПО
3( фосфонатные ) группы, ковалентно связанные с углеродом, определяют как название «бисфосфонат » , так и функцию препаратов. «Бис» относится к тому факту, что в молекуле есть две такие группы.
Длинная боковая цепь (R 2 на схеме) определяет химические свойства, способ действия и силу бисфосфонатных препаратов. Короткая боковая цепь (R 1 ), часто называемая «крючком», в основном влияет на химические свойства и фармакокинетику .
См. азотистые и неазотистые разделы в разделе «Механизм действия» ниже.
Из бисфосфонатов, которые резорбируются (из пероральных препаратов) или вводятся (для внутривенных препаратов), около 50% выводится почками в неизмененном виде. Оставшаяся часть имеет очень высокое сродство к костной ткани и быстро адсорбируется на поверхности кости. После того, как бисфосфонаты попадают в кость, они имеют очень длительный период полувыведения , который может превышать десять лет. [35]
Бисфосфонаты структурно похожи на пирофосфат , но с центральным углеродом, который может иметь до двух заместителей (R 1 и R 2 ) вместо атома кислорода. Поскольку бисфосфонатная группа имитирует структуру пирофосфата, она может ингибировать активацию ферментов, использующих пирофосфат.
Специфичность препаратов на основе бисфосфонатов обусловлена двумя фосфонатными группами (и, возможно, гидроксилом в R 1 ), которые работают вместе, координируя ионы кальция. Молекулы бисфосфонатов преимущественно связываются с ионами кальция . Наибольшее количество кальция в организме человека находится в костях, поэтому бисфосфонаты накапливаются в высокой концентрации только в костях.
Бисфосфонаты, прикрепляясь к костной ткани, высвобождаются остеокластами , костными клетками, которые разрушают костную ткань. Молекулы бисфосфонатов затем прикрепляются к остеокластам и проникают в них, где они нарушают внутриклеточные ферментативные функции, необходимые для резорбции костей . [36]
Существует два класса бисфосфонатных соединений: неазотистые ( в R 2 нет азота ) и азотистые (в R 2 есть азот). Два типа бисфосфонатов по-разному ингибируют остеокласты.
Неазотистые бисфосфонаты (дифосфонаты) метаболизируются в клетке в соединения, которые заменяют конечный пирофосфатный фрагмент АТФ, образуя нефункциональную молекулу, которая конкурирует с аденозинтрифосфатом (АТФ) в клеточном энергетическом метаболизме. Остеокласт инициирует апоптоз и умирает, что приводит к общему снижению разрушения кости. Этот тип бисфосфонатов имеет в целом более негативные эффекты, чем азотсодержащая группа, и назначается гораздо реже. [37]
Азотистые бисфосфонаты воздействуют на метаболизм костей, связывая и блокируя фермент фарнезилдифосфатсинтазу (FPPS) в пути HMG-CoA-редуктазы (также известном как мевалонатный путь). [38]
Бисфосфонаты, содержащие изопреновые цепи в положении R 1 или R 2, могут придавать специфичность ингибированию GGPS1 . [39]
Нарушение пути HMG CoA-редуктазы на уровне FPPS предотвращает образование двух метаболитов ( фарнезола и геранилгераниола ), которые необходимы для соединения некоторых небольших белков с клеточной мембраной . Это явление известно как пренилирование и важно для правильного субклеточного перемещения белков (см. « липидно-закрепленный белок » для принципов этого явления). [40]
Хотя ингибирование пренилирования белков может влиять на многие белки, обнаруженные в остеокласте , предполагается, что нарушение липидной модификации белков Ras , Rho , Rac лежит в основе эффектов бисфосфонатов. Эти белки могут влиять как на остеокластогенез, выживаемость клеток, так и на динамику цитоскелета. В частности, цитоскелет жизненно важен для поддержания «гофрированной границы», которая необходима для контакта между резорбирующимся остеокластом и поверхностью кости.
Статины — еще один класс препаратов, которые ингибируют путь HMG-CoA-редуктазы. В отличие от бисфосфонатов, статины не связываются с поверхностями костей с высоким сродством и, таким образом, не являются специфичными для костей. Тем не менее, некоторые исследования сообщают о снижении частоты переломов (индикатор остеопороза ) и/или увеличении минеральной плотности костей у пользователей статинов. Общая эффективность статинов в лечении остеопороза остается спорной. [41]
Бисфосфонаты были разработаны в 19 веке, но впервые были исследованы в 1960-х годах для использования при расстройствах метаболизма костей. Их немедицинское применение заключалось в смягчении воды в системах орошения, используемых в апельсиновых рощах. Первоначальной причиной их использования для людей был их потенциал в предотвращении растворения гидроксилапатита , основного костного минерала, тем самым останавливая потерю костной массы. В 1990-х годах их фактический механизм действия был продемонстрирован с первым запуском алендроната компанией Merck & Co. [42]