Changes in bone mass and skeletal structure in the postmenopausal period.

Abstract

The aim of this thesis was to evaluate long-term changes in bone mass and skeletal structure in the forearm in the peri- and postmenopausal period. 156 premenopausal women, at baseline aged 48 years, not taking medications and without disease processes known to interfere with bone metabolism, were followed through menopause by measurements of bone mass and skeletal structure at the cortical site of the distal radius by single photon absorptiometry, on average every second year until age 72. General health and life-style factors were reported, and the postmenopausal serum estradiol level and fragility fractures were noted. Menopause was determined according to the definition established by the World Health Organisation. The age-dependent reduction in bone mineral density accelerated after menopause, with the highest bone loss found during the first 5 years following menopause. Independent of age at menopause, premenopausal women with low, age-specific bone mineral density at age 48 years were likely to have low bone mineral density also at age 64 years. Furthermore, menopause was followed by structural geometrical changes such as endosteal resorption, increasing the medullary cavity, and periosteal apposition, increasing the bone size. Increased periosteal apposition was associated with both increased bone loss and low postmenopausal serum levels of estradiol. The periosteal apposition seemed to partly compensate for the decreased bone strength, caused by the decrease in tissue mineral content. A Strength Index, taking both bone density and skeletal geometry into account, predicted a future fracture of the distal radius. If the structural skeletal changes of the distal radius, with enlargement of the medullary cavity, are a general phenomenon of the diaphyseal bones, this theoretically could have implications for the long-term fixation of a hip prosthesis. Bone loss following menopause was less in physically active than in physically inactive women, so that physically active women had a higher bone mineral density at age 72 than physically inactive women. This suggests that moderate physical activity in the postmenopausal period could possibly be recommended as a strategy to prevent bone loss. Furthermore, the effect of hormone replacement therapy on bone loss after menopause was evaluated in an observational study with 28 women with and 196 women without hormone replacement therapy. Hormone replacement therapy seemed to reduce the rate of bone loss over a period of 23 years, and the longer the duration of the therapy, the less the bone loss.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Benskörhet (osteoporos) är en sjukdom som karaktäriseras av minskad mängd benmassa och försämrad benkvalitet. Benskörhet leder till en ökad risk för frakturer. Förekomsten av benskörhet har fördubblats under de senaste decennierna. Upp till en tiondel av alla män och en fjärdedel av alla kvinnor lider av sjukdomen. Ökningen av benskörhet i samhället kan delvis förklaras av en förändrad livsstil, med allt mindre fysisk aktivitet bland befolkningen. Det finns även andra kända riskfaktorer för benskörhet, t.ex. hög ålder, ärftlighet, låg kroppsvikt, rökning, lågt kalciumintag, vissa mediciner (exempelvis kortison) och vissa sjukdomstillstånd som påverkar skelettets utveckling. Att kvinnor drabbas oftare än män, beror främst på att nivåerna av det kvinnliga könshormonet östrogen dramatiskt sjunker efter menopausen (den tidpunkt då menstruationerna upphör).



Benskörhet är ett av samhällets stora medicinska problem. Hälften av alla kvinnor och en tredjedel av alla män kommer att drabbas av en eller flera frakturer under sin livstid. Varje år får i Sverige runt 70 000 kvinnor och män en fraktur som kan vara relaterad till benskörhet. De frakturer som oftast relateras till benskörhet är kotfrakturer och frakturer nära lederna kring axeln, handleden och höften. Hos svenska kvinnor är medianåldern för att drabbas av en fraktur i handleden 64 år medan medianåldern att drabbas av övriga frakturer är över 75 år. Förutom lidande för patienterna medför frakturerna stora kostnader för samhället. Bara första året efter en höftfraktur beräknas kostnaden för sjukvård och äldreomsorg uppgå till 160 000 kronor per patient. Eftersom 18 000 patienter varje år drabbas av en höftfraktur i Sverige, medför detta en årlig kostnad för samhället på cirka 3 miljarder kronor.



Benmassan är en av de viktigaste faktorerna som påverkar benets hållfasthet. Skelettets tillväxt och den följande åldersrelaterade förlusten av benmassa avgör vilka individer som slutligen drabbas av benskörhet, och till stor del också vilka individer som drabbas av frakturer. Skelettets hållfasthet beror dock inte bara på skelettets benmassa utan även på skelettets storlek (exempelvis rörbenets diameter) och dess tredimensionella arkitektur. Tre faktorer som oberoende av varandra påverkar skelettets hållfasthet.



Syftet med denna avhandling var att studera förändringar i benmassa och skelettstorlek efter menopausen. 1977 inkluderades 156 Malmö-kvinnor som alla då var 48 år gamla och fortfarande hade regelbundna menstruationer i studien. Ingen av kvinnorna använde några läkemedel eller hade några sjukdomar som påverkar skelettomsättningen. Kvinnorna har under studietiden genomgått upprepade mätningar av benmassa och skelettstorlek i underarmen med hjälp av en mätmetod som kallas single-energy photon absorptiometry. Denna mätmetod är den äldsta metoden för att bestämma benmineralinnehållet i kroppen och utförs med hjälp av en radioaktiv isotop. Samma utrustning har använts under hela den tid som studien pågått. Vidare har kvinnorna genomgått upprepade blodprovsanalyser av könshormoner. Könshormonanalyserna tillsammans med uppgifter från kvinnorna om utebliven menstruation, har använts för att bestämma tidpunkten för menopaus. Kvinnorna har även besvarat frågeformulär avseende hälsotillstånd och livsstilsfaktorer (exempelvis fysisk aktivitet). Dessutom registrerades samtliga frakturer som dessa kvinnor drabbades av under studietiden. Studien har pågått under 23 år. Vid den senaste uppföljningen, när kvinnorna var 72 år, deltog 112 av de ursprungliga 156 kvinnorna. I det tredje delarbetet deltog ytterligare 129 kvinnor som endast mättes vid 48 respektive 72 års ålder.



I det första delarbetet fann vi att kvinnor som fortfarande menstruerar vid 48 års ålder inte hade någon mätbar förlust av benmassa under åren före menopaus. Vid menopausen accelererade förlusten av benmassa. Förlusten var som högst under de fem första åren efter menopausen. Denna acceleration av förlusten av benmassa efter menopausen skedde oberoende av kvinnornas kronologiska ålder. Oberoende av åldern för menopausen hade de kvinnor som hade en för åldern låg benmassa vid 48 års ålder en ökad risk att även vid 64 års ålder ha en för åldern låg benmassa.



Resultaten tyder på att en tidig menopaus kanske inte är en så stor riskfaktor för benskörhet som man tidigare trott. Åtminstone inte bland kvinnor som genomgår en naturlig menopaus efter 48 års ålder. En vidare tolkning av resultaten i denna studie är att den positiva effekten på benmassan efter menopausen med östrogenbehandling, kanske på liknande sätt som efter den naturliga menopausen, snabbt avtar när kvinnorna upphör med behandlingen. I så fall måste kanske östrogenbehandlingen vara livslång för att den positiva effekten på benmassan ska kvarstå på längre sikt.



I det andra delarbetet fann vi att benmassan minskade med ökande ålder efter menopausen medan diametern av underarmens rörben ökade. De kvinnor som förlorade mest benmassa ökade även skelettstorleken mest. Vidare fann vi att låga nivåer av östrogen efter menopausen var associerad med både ökad förlust av benmassa och ökning av skelettstorleken. Dessutom visade sig ett hållfasthetsindex vid studiestarten, inkluderande både benmassa och skelettstorlek, ha goda möjligheter att förutse framtida handledsfrakturer.



Förlusten av benmassa minskar skelettets hållfasthet. En ökning av rörbenets diameter ökar hållfastheten. Studien kan dock inte fastslå orsaken till varför skelettstorleken ökade. Det är möjligt att denna storleksökning är en kompensatorisk mekanism till den minskade benmassan, med syfte att bevara rörbenets hållfasthet. En annan tänkbar orsak är att bristen på östrogen efter menopausen leder både till en ökad förlust av benmassa och till en ökning av skelettstorleken.



Risken för att drabbas av en framtida fraktur kan beräknas genom en mätning av benmassan. Våra fynd tyder på att om mätningen av benmassa kombineras med en mätning av skelettstorleken, kan vi möjligen förutsäga framtida frakturrisk med än större sannolikhet än om endast en mätning av benmassan företas. Dagens mediciner mot benskörhet minskar risken för frakturer mer än vad som kan förklaras av dess positiva effekt på benmassan. En fortsatt utveckling av hållfasthetsindexet kan möjligtvis förbättra vår bedömning av vilka kvinnor som bör behandlas med läkemedel mot benskörhet i syfte att minska risken för framtida frakturer. Ytterligare studier behövs dock för att bekräfta att hållfasthetsindexet är bättre än enbart mätning av benmassan för att beräkna den framtida frakturrisken.



I det tredje delarbetet utvärderades effekten av östrogenbehandling på förändringar av benmassan under 23 års tid. I denna observationsstudie jämfördes förändringar av benmassa mellan 28 kvinnor som hade behandlats med östrogen med 196 kvinnor som inte hade behandlats med östrogen. Vi fann att det inte var någon skillnad i benmassa mellan de två grupperna vid 48 års ålder. Men de kvinnor som använt östrogen under varierande tidsperiod under studieperioden förlorade mindre benmassa än de kvinnor som inte hade använt östrogen. Det verkade dessutom som att ju längre tidsperiod kvinnorna använt östrogen desto mindre var förlusten av benmassa.



Resultaten tyder på att de kvinnor som efter menopausen använt östrogen, fortfarande efter nästan 20 års behandling, har en kvarstående positiv effekt av behandlingen på benmassan. Studien kan dock inte ge någon indikation på ifall denna positiva effekt kvarstår när kvinnorna slutar med östrogen.



I det fjärde delarbetet utvärderades effekten av fysisk aktivitet på förändringar av benmassan efter menopausen. I denna observationsstudie jämfördes 91 fysiskt aktiva kvinnor med 21 fysiskt inaktiva kvinnor avseende förändringar av benmassa och skelettstorlek från menopausen till 72 års ålder. De kvinnor som bedömdes som fysiskt aktiva rapporterade en genomsnittlig fysisk aktivitet överstigande 30 minuter om dagen under studieperioden. Vi fann att det inte var någon skillnad i benmassa eller skelettstorlek mellan de två grupperna vid menopausen, men de fysiskt aktiva kvinnorna förlorade mindre benmassa under studieperioden än de fysiskt inaktiva kvinnorna. Det var emellertid ingen skillnad i förändring av skelettstorlek under studieperioden mellan de två grupperna. Vid 72 års ålder hade de fysiskt aktiva kvinnorna högre benmassa än de fysiskt inaktiva kvinnorna. Vi fann också ett samband mellan ökad mängd fysisk aktivitet och minskad förlust av benmassa upp till en genomsnittlig nivå av sju timmars fysisk aktivitet per vecka.



Resultaten tyder på att fysisk aktivitet efter menopausen möjligtvis minskar förlusten av benmassa. Studien kan dock inte fastslå att det verkligen är just fysik aktivitet som ligger bakom de observerade skillnaderna mellan de två grupperna. Det kan vara andra faktorer än de som är undersökta i denna studie som verkligen påverkar förlusten av benmassa, men som i sin tur samvarierar med fysisk aktivitet. För att definitivt fastslå ett orsakssamband krävs en randomiserad studie (en studie där deltagarna slumpvis lottas till om de ska vara fysiskt aktiva eller inte). Detta är dock svårt att utföra under en så lång tidsperiod som i denna studie.



I det sista delarbetet fann vi ett samband mellan förlusten av benmassa och en ökning av håligheten i underarmens rörben efter menopausen. De kvinnor som förlorade mest benmassa var även de kvinnor som ökade rörbenets hålighet mest.



Vid en operation av förslitningar i höftleden ersätts höftleden vanligtvis med en ny ledkula av metall och en ny ledpanna av plast. Den konstgjorda ledkulan förankras vanligtvis med bencement i den övre delen av lårbenets hålighet. De allra flesta patienterna har en välfungerande protes i över 10 år. Men för vissa patienter lossnar protesen och måste bytas ut. Det finns visst stöd i litteraturen att sen lossning av höftproteser är associerad med en ökning av håligheten i lårbenet. Vi spekulerar därför i att den observerade ökningen av håligheten i underarmens rörben möjligtvis är ett generellt fenomen som sker i kroppens samtliga rörben. Om så är fallet skulle detta fynd kunna ha betydelse för överlevnaden av höftproteser. De kvinnor med den största ökningen av lårbenets hålighet skulle i så fall vara de som löpte den största risken att drabbas av en höftproteslossning. Denna studie framför en hypotes som för att besvaras behöver testas i en studie som mäter förändringar av skelettstrukturen på samma plats där höftprotesen sitter, d.v.s. övre delen av lårbenet.

• author: Ahlborg, Henrik
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Michaelsson, Karl, Ortopedkliniken, Akademiska sjukhuset, Uppsala, Sweden.
• organization: Orthopedics - Clinical and Molecular Osteoporosis Research (research group)
• publishing date: 2003
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Orthopedics
• keywords: orthopaedics, Surgery, hormone replacement therapy., physical activity, bone strength, bone size, bone loss, longitudinal, Menopause, bone mineral density, traumatology, Kirurgi, ortopedi, traumatologi
• pages: 120 pages
• defense location: Universitetsklinikernas aula, Ing 31, UMAS.
• defense date: 2003-09-27 10:15:00
• ISBN: 91-628-5776-2
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 9d9de3ff-2345-445e-8b6c-b19d5ad29d75 (old id 466136)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:31:12
• date last changed: 2018-11-21 21:05:23