164-172 Rassegna - Recenti Progressi in Medicina

164
Rassegna
Recenti Prog Med 2012; 103: 164-172
Attività motoria adattata nella prevenzione secondaria
dell’osteoporosi
Claudia Frangella1, Albino Isabella1, Erika Montuori1, Saverio Giampaoli1, Laura Buggiotti1,
Benedetta Marigliano2, Vincenzo Gianturco2, Rosaria Romanelli3, Renato Giordano3,
Vincenzo Marigliano2, Vincenzo Romano Spica1
Riassunto. Uno stile di vita fisicamente attivo rappresenta
un fattore significativo nella prevenzione dell’osteoporosi.
Evidenze epidemiologiche sull’interazione tra fattori di rischio genetico, ambientale e comportamentale consentono di proporre uno schema riassuntivo per sviluppare interventi integrati di screening. L’attività motoria, anche in
piscina, può svolgere un ruolo rilevante nella prevenzione
secondaria.
Adapted physical activity: the role in secondary prevention
of the osteoporosis.
Parole chiave. Attività motoria, osteoporosi/prevenzione.
Key words. Osteoporosis/prevention, physical activity.
Introduzione
post-menopausali e senili, e forme “secondarie” determinate da una vasta gamma di farmaci3.
Si stima che solo una frattura vertebrale su tre
sia nota ai soggetti colpiti1. Tali fratture sono associate a disabilità gravi ed a tassi di mortalità segnalati fino al 20-24% nel primo anno dopo il trauma. Le fratture dell’anca sono associate ad un rischio 2,5 volte maggiore di future fratture e solo il
40% dei soggetti riesce a recuperare pienamente il
livello di indipendenza pre-frattura5. Ogni anno si
verificano circa 1,6 milioni di fratture all’anca in
tutto il mondo ed entro il 2050 questa cifra potrebbe aggirarsi tra i 4,5 e i 6,3 milioni. Le fratture
osteoporotiche rappresentano un enorme onere finanziario per i servizi sanitari. In Europa, i costi
medici per le fratture osteoporotiche sono stimati a
più di 36 miliardi di euro annui. I costi elevati associati alle fratture dell’anca includono i costi di ricovero ospedaliero e la cura di riabilitazione. La durata della degenza in ospedale può variare da 3
giorni a molte settimane o addirittura mesi, con
una media di circa 10 giorni. Il numero di giorni di
riabilitazione in strutture è compreso tra i 10 ed i
48 giorni, con una media di 20 giorni6.
La valutazione del peso economico delle fratture non è facilmente effettuabile, soprattutto a causa della mancanza di registri nazionali per questi
traumi o dei sistemi standardizzati di monitoraggio. È però possibile parlare di costi diretti, indiretti e immateriali. I primi, che includono le spese
di ospedalizzazione propriamente dette, differiscono dai costi di assistenza sanitaria e dai costi indiretti: quelli, ad esempio, relativi al trasporto dei pazienti e quelli per integratori.
L’osteoporosi è una malattia sistemica dello
scheletro e rientra fra i principali obiettivi per la salute dell’Unione Europea. È caratterizzata dalla
progressiva diminuzione della massa ossea e dal deterioramento della microarchitettura del tessuto osseo. È una patologia di vasta rilevanza sociale che
interessa oltre 75 milioni di persone in Europa, Stati Uniti e Giappone, circa 70 milioni in Cina e circa
30 milioni in India, e provoca più di 2,3 milioni di
fratture ogni anno in Europa e Stati Uniti e più di
2 milioni in Cina1,2. In Italia si stima una prevalenza di circa 3,5 milioni di donne ed 1 milione di uomini affetti da osteoporosi. Poiché si calcola che nei
prossimi 20 anni la percentuale della popolazione
italiana al di sopra dei 65 anni di età aumenterà del
25%, è prevedibile un incremento proporzionale dell’incidenza della patologia3. Un recente studio epidemiologico multicentrico nazionale sull’osteoporosi, ESOPO (Epidemiological Study On the Prevalence of Osteoporosis), ha riportato che il 23% delle
donne di oltre 40 anni e il 14% degli uomini con più
di 60 anni sono affetti da osteoporosi; tuttavia soltanto una donna su due è affetta da osteoporosi e
solo un uomo su cinque ne è consapevole4.
L’osteoporosi è caratterizzata da una riduzione
della densità e qualità dell’osso, indebolisce lo scheletro e predispone ad un aumento del rischio di frattura a carico della colonna vertebrale, del polso, dell’anca, del bacino e della parte superiore del braccio.
I costi sanitari associati a tale patologia aumentano
parallelamente all’invecchiamento della popolazione. L’osteoporosi è classificata in forme “primitive”,
Summary. An active lifestyle represents a significant factor
in prevention of osteoporosis. Evidences on multifactorial
etiology allowed to develop a plan for risk evaluation and
for an integrated screening approach. Adapted physical activity plays a relevant role in secondary prevention, also
when performed in swimming pools.
1Dipartimento Scienze della Salute, Università di Roma Foro Italico; 2Dipartimento di Scienze Cardiovascolari, Respiratorie, Nefrologiche e Geriatriche, Sapienza Università di Roma; 3Dipartimento Scienze Mediche e Riabilitative, ASL RME, Roma.
Pervenuto il 12 luglio 2011.
C. Frangella et al.: Attività motoria adattata nella prevenzione secondaria dell’osteoporosi
Inoltre, i costi indiretti sono solitamente associati alla perdita di giornate lavorative. Non è da
sottovalutare anche l’impatto a lungo termine su
carriera e famiglia. I costi immateriali, per definizione, sono quelli difficili da quantificare: principalmente quelli della morbilità associata alle fratture osteoporotiche.
Identificazione dei soggetti a rischio
L’identificazione dei pazienti osteoporotici si basa sul riconoscimento di fattori di rischio o sulla
presenza di una precedente frattura da fragilità.
Età, sesso, basso indice di massa corporea (BMI),
pregressa frattura da fragilità principalmente a carico del femore, avambraccio, omero prossimale e
colonna, storia di frattura femorale, trattamento
con cortisonici, tabagismo, consumo di alcool oltre
le tre unità giornaliere rappresentano i principali
fattori di rischio connessi allo sviluppo di osteoporosi. Cause secondarie di tale patologia possono essere riconducibili ad artrite reumatoide, ipogonadismo maschile e femminile non trattato, malattie
infiammatorie intestinali, immobilità prolungata,
trapianto d’organo, diabete di tipo I, tireopatie connesse ad ipertiroidismo non trattato e/o terapia soppressiva con ormoni tiroidei, pneumopatia ostruttiva cronica6.
L’indagine densitometrica consente oggi di misurare in modo accurato e preciso la massa ossea
ed in particolare la sua densità minerale (Bone Mineral Density = BMD) in g/cm2 di superficie ossea
proiettata. La BMD è responsabile della resistenza meccanica dell’osso per il 60-80%. Secondo quanto riportato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), la diagnosi densitometrica di osteoporosi si basa sulla valutazione con tecnica ad assorbimetria a raggi X a doppia energia (DEXA) della
densità minerale, confrontata a quella media di
soggetti adulti sani dello stesso sesso (picco di massa ossea). L’unità di misura è rappresentata dalla
Deviazione Standard (DS) e dal picco medio di massa ossea (T-score). È stato osservato che il rischio di
frattura inizia ad aumentare in maniera esponenziale con valori densitometrici di T-score < 2,5 DS,
che, secondo l’OMS, rappresenta la soglia per diagnosticare la presenza di osteoporosi3. Nell’interpretare i risultati della BMD è necessario tenere in
considerazione che: 1) la BMD normale è definita
da un T-score compreso fra +2,5 e -1,0 (la BMD del
paziente si colloca cioè fra 2,5 DS sopra la media e
1 DS sotto la media di un giovane adulto sano dello stesso sesso, 2) l’osteopenia (bassa BMD) è definita ad un T-score compreso tra -1,0 e -2,5 DS, 3)
l’osteoporosi è definita da un T-score inferiore a -2,5
DS, 4) l’osteoporosi conclamata è definita da un Tscore inferiore a -2,5 DS con la contemporanea presenza di una o più fratture da fragilità3-5,7.
L’osteoporosi è una malattia multifattoriale silente e rende difficile la diagnosi precoce in quanto il fenotipo non è facilmente determinabile, se
non a seguito di specifiche indagini e/o a seguito di
eventi acuti (frattura). Gli studi genetici sull’osteoporosi si sono principalmente concentrati su
due fenotipi: densità minerale ossea e rischio di
frattura8. Da questi studi si evince che l’effetto del
singolo polimorfismo è spesso molto limitato e solo la combinazione di più varianti genetiche, che
secondo un modello poligenico regolano l’espressione dei caratteri legati allo sviluppo della patologia, potrebbe portare alla comprensione di quanto effettivamente la frazione genetica sia implicata nell’osteoporosi.
In casi rari l’osteoporosi può essere ereditata come semplice carattere mendeliano (tabella 1), rappresentando una forma secondaria all’interno di
sindromi più complesse.
Tabella 1. Descrizione delle patologie rare connesse all’osteoporosi.
Patologia
Trasmissibilità
Gene
Meccanismo
OMIM
Spondilite anchilosante
Autosoma dominante
HLA-B7
Immunologico-autoimmune
#106300
Glicogenosi
Autosoma recessiva
AGL
Metabolico, assenza di uno o più enzimi
coinvolti nella sintesi/catabolismo
del glicogeno
#232400,
+232200
Omocistinuria
Autosoma recessiva
CBS
Metabolico, disordine del metabolismo
dello zolfo
#236200,
#277410
Sindrome di Marfan
Autosoma
dominante/recessivo
FBN1
Alterazione del tessuto connettivo
#154700
Sindrome di Menkes
X-linked recessivo
ATP7A
Alterazione del metabolismo del rame
#309400
Osteogenesi imperfetta
Autosoma dominante
COL1A1COL1A2 Difetto di sintesi del collagene
#166210
Polidistrofia
pseudo-Hurler
Autosoma recessiva
GNPTAB
Difetto nella localizzazione e fosforilazione
enzimatica del lisosoma
#252600
LRP5
Non definito
#259770
Sindrome
Autosoma recessiva
pseudoglioma-osteoporosi
165
166
Recenti Progressi in Medicina, 103 (4), aprile 2012
Tali sindromi hanno contribuito alla identificazione di alcuni meccanismi e quadri molecolari che
regolano la formazione dell’osso, la sua funzionalità cellulare, e la sua qualità e possono quindi essere presi come basi per ulteriori investigazioni. La
determinazione e il mantenimento della BMD sono evidentemente influenzati anche da fattori ambientali; comunque studi su gemelli e famiglie
osteoporotiche indicano che il contributo genetico
alla patogenesi dell’osteoporosi è responsabile del
50-80% della variabilità interindividuale della
BMD9; infatti l’ereditabilità stimata per BMD è nell’intervallo di 0,6-0,85, mentre quella per il rischio
di frattura è 0,2-0,68. Questi ultimi dati evidenziano come sia importante individuare varianti genetiche che possano essere utilizzate quali potenziali
marcatori per poter prevedere il rischio di frattura
o per lo sviluppo di nuove molecole da utilizzare come farmaci mirati nella cura e prevenzione individualizzata dell’osteoporosi.
Attività motoria ed osteoporosi
Uno stile di vita fisicamente attivo e un moderato-alto grado di capacità cardiorespiratoria rappresentano fattori significativi nella prevenzione
delle malattie cronico-degenerative.
Da un’analisi della letteratura si evince che
l’inattività fisica è un fattore di rischio modificabile per le malattie cardiovascolari e per diverse
altre malattie croniche quali diabete mellito, cancro (al colon e al seno), obesità, ipertensione, malattie ossee e articolari (osteoporosi e osteoartrite)
e depressione. I vantaggi fisici di una regolare e
costante pratica motoria includono un miglioramento/incremento dell’equilibrio, della forza, della coordinazione, flessibilità e resistenza; l’attività fisica migliora anche la salute mentale, aiuta a
prevenire e a controllare l’ansia e la depressione e
migliora la funzione cognitiva.
L’attività fisica adattata all’età ed alle condizioni psicofisiche assume un ruolo fondamentale nella gestione del soggetto con osteoporosi e si articola in più aree di intervento. Queste consistono nella correzione dei fattori di rischio modificabili, nel
mantenimento/miglioramento della massa e/o della qualità dell’osso, nell’analgesia, nell’incremento
del trofismo muscolare e della funzionalità articolare, nell’evitare posture e gestualità a rischio, nel
controllo dei fattori ambientali sfavorevoli, nella
prevenzione delle cadute, nella protezione delle zone più esposte al rischio di traumi e nel trattamento e riabilitazione dei postumi di frattura10. L’esercizio motorio, oltre che per la prevenzione primaria
(riduzione dell’incidenza della patologia), è necessario per quella secondaria (evitare le sequele: per
es. lesioni ossee) ed anche per la terziaria (garantire l’autonomia/ridurre l’invalidità, facilitando il recupero e il reinserimento socio-familiare).
Sebbene non vi siano prove certe che l’esercizio
fisico possa prevenire la comparsa delle fratture,
alcuni studi clinici randomizzati hanno dimostra-
to che l’esercizio fisico regolare può ridurre il rischio di cadute del 25% circa11. Recenti studi prospettici condotti in Danimarca hanno dimostrato
che il mantenimento di un’attività fisica moderata,
effettuata nel tempo libero, può fornire una protezione contro le fratture dell’anca per il prosieguo
della vita e che la diminuzione dell’attività fisica è
associata ad un maggiore rischio di frattura in tale regione anatomica11.
L’esercizio fisico regolare è riconosciuto come
cardine dei programmi d’intervento nella gestione
della “salute ossea”. Nella popolazione femminile
in pre/post-menopausa l’attività motoria aumenta
la massa ossea, sia nelle donne con densità ossea
normale sia in quelle osteopeniche e/o osteoporotiche10. Tuttavia, dopo la menopausa, l’esercizio fisico non è in grado di compensare da solo la riduzione di massa ossea che si verifica in questo periodo
(1,5% al rachide e 1,1-1,4% al collo femorale nei primi 4-5 anni). Successivamente, nel momento in cui
la perdita ossea si stabilizza all’1% annuo, l’esercizio rappresenta una prevenzione efficace, purché
sia effettuato con continuità10,12.
Le tematiche emergenti
dalla letteratura selezionata
È stata condotta una selezione sistematica degli
studi pubblicati dal 1950 al 6 novembre del 201013,14
sul database medline utilizzando il provider internet Pub-Med (Public Medline, banca dati gestita dalla National Center for Biotechnology Information,
NCBI). Sono state considerate tutte le pubblicazioni,
in lingua inglese ed italiana, contenenti uno dei seguenti termini di ricerca: osteoporosi (Osteoporosis),
esercizio fisico (Physical Exercise), nuoto (Swimming), attività motoria adattata (Adapted Physiscal
Activity), esercizio adattato (Exercise Adapted), esercizio sotto carico gravitazionale (Weight-bearing
Exercise), terapia motoria (Physical Therapy), esercizio post-menopausale (Exercise Post-menopause),
attività motoria (Physical Activity).
È stata inoltre svolta una revisione degli studi
presenti su riviste indicizzate che affrontavano
aspetti connessi all’applicazione dell’attività motoria nella prevenzione dell’osteoporosi.
Dall’analisi della letteratura si evince un incremento esponenziale dell’interesse verso questa patologia a partire dagli anni ’80 (figure 1 e 2). Parallelamente anche gli studi sull’attività motoria e
il suo potenziale benefico nel prevenire la patologia
si sono affermati con crescente attenzione. Il legame tra osteoporosi e attività motoria si è rafforzato e continua a crescere, nonostante rappresenti
ancora solo circa il 3% dell’interesse totale relativo
sull’osteoporosi (figura 2). Il presupposto su cui si
fonda la teoria che l’attività fisica migliori il trofismo e quindi la densità ossea sta nell’osservazione
che il carico meccanico sull’osso determina un aumento della massa dello stesso tramite un effetto
piezoelettrico, ossia attraverso un modello meccano-statico.
C. Frangella et al.: Attività motoria adattata nella prevenzione secondaria dell’osteoporosi
200
Physical Activity Osteoporosis
180
Physical Exercise Osteoporosis
160
Swimming Osteoporosis
140
Adapted Physical
Activity Osteoporosis
N. Studi
120
Exercise Adaptated
- Osteoporosis
100
c
Weight-bearing
exercise
osteoporosis
80
Physical Therapy Osteoporosis
60
Exercise
Postmenopause Osteoporosis
40
20
0
20
10
05
95
00
20
20
19
90
19
85
19
75
80
19
19
65
70
19
19
60
55
19
19
50
19
Anno
Figura 1. Trend relativi agli studi sull’osteoporosi, dal 1950 al 2010, in combinazione con i seguenti
termini di ricerca: esercizio fisico, nuoto, attività motoria adattata, esercizio adattato, esercizio sotto carico gravitazionale, terapia motoria, esercizio post-menopausale, attività motoria.
3400
Physical Activity
- Osteoporosis
3200
3000
Physical
Exercise Osteoporosis
2800
Swimming Osteoporosis
2600
2400
Adapted
Physical Activity
- Osteoporosis
2200
N. Studi
2000
Exercise
Adaptated Osteoporosis
1800
Weight-bearing
exercise
osteoporosis
1600
1400
Physical
Therapy Osteoporosis
1200
1000
800
Exercise
Postmenopause
- Osteoporosis
600
Osteoporosis
400
200
0
5
10
20
5
00
0
20
20
90
9
19
19
85
80
19
19
75
19
70
19
65
19
60
19
55
19
50
19
Anno
Figura 2. Trend relativi agli studi sull’osteoporosi, dal 1950 al 2010, e quelli in cui il termine osteoporosi è in combinazione con i seguenti termini di ricerca: esercizio fisico, nuoto, attività motoria
adattata, esercizio adattato, esercizio sotto carico gravitazionale, terapia motoria, esercizio postmenopausale, attività motoria.
Altri fattori che regolano
il rapporto tra esercizio fisico e massa ossea sono: contrazione muscolare, variazioni circolatorie, respiratorie, ormonali, psichiche, stimolazioni locali enzimatiche e di fattori di crescita;
la risposta scheletrica al carico meccanico è altamente
sito-specifica10.
In tabella 2 (pagina seguente) sono i risultati degli studi che dimostrano come anche l’attività motoria
svolta in acqua possa essere un metodo utile e alternativo per la gestione dell’osteoporosi15-23. L’esercizio
fisico sembra contribuire a
diversi beneficî indiretti
quali miglioramento dell’equilibrio e qualità della
vita. Sembra inoltre ridurre la depressione delle donne in post-menopausa. È
stato anche evidenziato che
esso migliora le capacità
funzionali fisiche, riduce la
perdita ossea fisiologica e
mantiene la qualità dell’osso nelle donne in post-menopausa con bassa densità
minerale ossea24.
Molti aspetti dell’osteoporosi restano da chiarire
sia per i meccanismi patogenetici che per le strategie di prevenzione. Appare
oggi evidente la necessità
di integrare i risultati e
trasferirli in un contesto
olistico e di multidisciplinarietà.
Nell’ultimo decennio, ad
esempio, si è stati spettatori di una esponenziale crescita di informazione genetica nell’uomo, soprattutto
grazie al progetto genomaumano che ha ispirato numerosi studi volti alla ricerca delle basi genetiche legate alla malattia25. Conseguentemente diverse regioni del genoma umano sono
state associate allo sviluppo
dell’osteoporosi (tabella 3 a
pagina 169)26-31.
167
168
Recenti Progressi in Medicina, 103 (4), aprile 2012
Tabella 2. Evidenze scientifiche che valutano un protocollo di esercizio in acqua in studi nell’uomo e nell’animale.
Bibliografia
Numero soggetti
Gruppo
studio (Gs)
Rotstein et al.15 20 (uomo)
Devereux
et al.16
23 (uomo)
Tipo esercizio
Luogo
Durata
Risultati
Gruppo
controllo (Gc)
10 (uomo)
24 (uomo)
Test
Aerobico,
Israele
postura,
potenziamento
muscolare,
flessibilità
7 mesi
Riscaldamento Australia
stretching,
aerobico,
Tai Chi, forza,
postura,
andature,
propriocezione
equilibrio
10 settimane
Inizio
Fine
BMD§ colonna Gs = 1.11±0.157
lombare (g/cm2) Gc = 1.11±0.233
Gs = 1.12±0.165
Gc = 1.08±0.215
BMC (g)
Gs = 45.13±7.77
Gc = 45.95±12.55
Gs = 45.38±7.57
Gc = 44.13±12.10
Step
Gs = [Left] 13.0±3.6
Gs = [Right] 13.3±2.8
Gc = [Left] 15.6±3.4
Gc = [Right] 15.4±3.3
Gs = [Left] 15.6±3.2
Gs = [Right] 15.8±3.4
Gc = [Left] 15.6±3.3
Gs = [Right] 15.8±3.3
Physical
function
Gs = 60.6 ± 24.0
Gc = 67.1 ± 23.3
Gs = 64.6 ± 23.0
Gc = 63.4 ± 20.5
Physical role
Gs = 42.4 ± 44.9
Gc = 56.5 ± 40.7
Gs = 56.5 ± 45.4
Gc = 56.5 ±45.3
Bodily pain
Gs = 55.6 ± 63.5
Gc = 62.9 ± 24.1
Gs = 63.5 ± 23.0
Gc = 66.4 ± 24.9
General health Gs = 62.7 ± 15.1
Gc = 61.6 ±19.0
Gs = 59.8 ± 15.1
Gc = 62.4 ± 7.8
Vitality
Gs = 58.8 ± 21.1
Gc = 58.5 ± 18.6
Gs = 68.9 ±17.0
Gc = 56.5 ±21.7
Social function Gs = 73.4 ± 26.2
Gc = 83.7 ± 22.1
Gs = 88.6 ± 8.0
Gc = 84.8 ± 23.8
Emozional role Gs = 63.6 ± 43.5
Gc = 69.7 ± 42.3
Gs = 80.3 ± 32.0
Gc = 71.2 ± 41.5
Mental health
Gs = 75.9 ± 17.5
Gc = 79.9 ± 15.2
Gs = 85.6 ± 10.6
Gc = 79.5 ± 17.6
MFES
No differenze
Ay et al.17
24 Gs1
23 (uomo)
(uomo-nuoto)
24 Gs2
(uomo-Es
gravitazionale)
Gs1 salti,
Turchia
camminata,
nuoto,
stretching.
Gs2 stretching,
salti, camminata
6 mesi
BUA^ (dB/MHz) Gs1 = 34.5 ± 8.82
calcagno
Gs2 = 37.3 ± 12.45
Gc = 38.4 ± 9.12
Gs1 = 35.6 ±11.21
Gs2 = 38.9 ± 9.09
Gc = 37.9 ± 8.96
Melton et al.18
6 Gs1 (ratto)
6 Gs2 (ratto)
6 Gc1 (ratto)
6 Gc2 (ratto)
Aerobico
(nuotointensità
incrementale)
USA
6 settimane
BMD (g/cm3)
Gs1 = 1.6201 ± 0.01
Gs2 = 1.5813 ± 0.01
Gc1 = 1.5632 ± 0.01
Gc2 = 1.5282 ± 0.01
Huang et al.19
9 Gs1
(ratto-corsa)
10 Gs2
(ratto-nuoto)
10 (ratto)
Gs1 Aerobico
(corsa)
Gs2 Aerobico
con
sovraccarico
2% (nuoto)
Giappone
8 settimane
BMD tibia
(g/cm2)
Total
Gs1 = 0.109±0.004
Gs2 = 0.104±0.008
Gc = 0.105±0.003
Prox
Gs1 = 0.128±0.006
Gs2 = 0.115±0.010
Gc = 0.120±0.007
Diafi
Gs1 = 0.101±0.004
Gs2 = 0.098± 0.007
Gc=0.096±0.005
Dist
Gs1 = 0.096±0.008
Gs2 = 0.096±0.014
Gc = 0.097±0.008
BMD femore
(g/cm2)
Total
Gs1 = 0.133±0.004
Gs2 = 0.132±0.004
Gc = 0.133±0.005
Prox
Gs1 = 0.133±0.005
Gs2 = 0.132±0.007
Gc = 0.136±0.004
Diafi
Gs1 = 0.124±0.007
Gs2 = 0.125±0.005
Gc = 0.120±0.007
Dist
Gs1 = 0.146±0.006
Gs2 = 0.139±0.006
Gc = 0.141±0.007
BMD femore
(g/cm2)
Gs = 0.199* ± DA*
Gc = 0.18 ± DA
Hart et al.20
8 (ratto)
9 (ratto)
Aerobico
(nuoto)
Giappone
12 settimane
segue
C. Frangella et al.: Attività motoria adattata nella prevenzione secondaria dell’osteoporosi
segue Tabella 2. Evidenze scientifiche che valutano un protocollo di esercizio in acqua in studi nell’uomo e nell’animale.
Bibliografia
Numero soggetti
Gruppo
studio (Gs)
Tipo esercizio
8 (ratto)
Tsukahara et
al.21
27 Gs1 (uomo) 30 Gc (uomo)
40 Gs2 (uomo)
Swissa-Sivan
et al.22
12 Gs1
(nuoto-ratto)
12 Gs2 (nuoto
& prend-ratto)
9 (ratto)
14 (nuotoratto)
Durata
Risultati
Gruppo
controllo (Gc)
Hart et al.20
Swissa-Sivan
et al.23
Luogo
14 (ratto)
Test
Aerobico
(nuoto)
Fine
Gs = 0.199* ± DA*
Gc = 0.18 ± DA
12 settimane
BMD femore
(g/cm2)
Nuoto,
Giappone
camminata,
salti, ginnastica
dolce
1 anno
BMD colonna
lombare
(g/cm2)
Gs1 = 0.806±0.017
Gs2 = 0.780±0.035
Gc = 0.783±0.017
Gs1 = 0.810±0.021
Gs2 = 0.784±0.032
Gc = 0.762±0.016
12 Gc1
(ratto)
12 Gc2
(prend-ratto)
Israele
10 settimane
BMC L4-L5 (g/cm2)
Gs1 = 0.236 ± 0.006
Gs2 = 0.225 ± 0.005
Gc1 = 0.204 ± 0.005
Gc2 = 0.202 ± 0.008
BMD omeroprox# (g/cm3)
Gs1 = 1.40 ± 0.02
Gs2 = 1.30 ± 0.03
Gc1 = 1.30 ± 0.004
Gc2 = 1.20 ± 0.03
Gs1 = 1.40 ± 0.08
Gs2 = 1.30 ± 0.09
Gc1 = 1.30 ± 0.15
Gc2 = 1.20 ± 0.1
BMD omerodist+ (g/cm3)
Gs1 = 1.60 ± 0.02
Gs2 = 1.53 ± 0.02
Gc1 = 1.48 ± 0.02
Gc2 = 1.53 ± 0.04
Gs1 = 1.60 ± 0.05
Gs2 = 1.53 ± 0.15
Gc1 = 1.48 ± 0.06
Gc2 = 1.53 ± 0.1
Aerobico con
sovraccarico
2% (nuoto)
Giappone
Inizio
Aerobico con
sovraccarico
2% (nuoto)
Israele
12 settimane
BMD omeroprox (g/cm3)
Gs = 1.46 ± 0.03
Gc = 1.365 ± 0.03
BMD omerodist (g/cm3)
Gs = 1.53 ± 0.03
Gc = 1.377 ± 0.03
BMC omeroprox (g/cm2)
Gs = 0.160 ± 0.006
Gc = 0.143 ± 0.003
BMC omerodist (g/cm2)
Gs = 0.196 ± 0.005
Gc = 0.180 ± 0.006
§ BMD, densità minerale ossea; * DA, dato assente; ^ BUA, broadband ultrasound attenuation; # prox, prossimale; + dist, distale.
Tabella 3. Regioni cromosomiche potenzialmente associate allo sviluppo dell’osteoporosi.
Cromosoma
Gene candidato
Pathway e funzione molecolare
4
OPN
5
ITGA1
8
OPG
RANK/RANKL/OPG pathway: regola la formazione,
la differenziazione e l’attivazione degli osteoclasti
6
ESR1
Estrogeno endocrino: regola la massa ossea
Rivadeneira et al.27
11
LRP5
Regola la formazione degli osteoblasti e la formazione dell’osso
Duncan et al.28
17
SOST
Proteina prodotta quasi esclusivamente dagli osteociti
che inibisce la formazione dell’osso
18
RANK
RANK/RANKL/OPG pathway: regola la formazione,
la differenziazione e l’attivazione degli osteoclasti
13
RANKL
RANK/RANKL/OPG pathway: regola la formazione,
la differenziazione e l’attivazione degli osteoclasti
12
SP7
16
ClCN7
17
COL1A1
Proteina della matrice extracellulare: forma una parte integrale
della matrice mineralizzata
Referenze
Richards et al.26
Recettore per il collagene
Fattore di trascrizione coinvolto nella differenziazione degli osteoblasti
Timpson et al.29
Canale voltaggio dipendente altamente espresso negli osteoclasti
Pettersson et al.30
Codifica per il collagene, proteina che forma parte della matrice
organica dell’osso
Ralston et al.31
169
170
Recenti Progressi in Medicina, 103 (4), aprile 2012
l’anno: il 70% si manifesta
dopo i 74 anni e l’incidenza
delle stesse aumenta progressivamente con l’età; si
registrano incrementi anche
del 20% dopo gli 85 anni. Almeno 1,5 milioni di donne
italiane di età superiore a
50 anni presentano una
frattura vertebrale e circa
un milione di fratture è di
natura osteoporotica; poiché
solo una frattura vertebrale
su tre è evidenziata clinicamente, l’incidenza è tre volte maggiore di quanto rilevato7. Le fratture all’anca (a
differenza di quelle a carico
delle vertebre o del polso)
nella maggior parte dei casi
hanno come conseguenza un
ricovero ospedaliero ed un
intervento chirurgico, con rilevanti conseguenze sull’economia sanitaria. Ad
Figura 3. Principali elementi che possono contribuire a realizzare uno screening sulla base delle eviesempio, in Slovacchia, la
denze scientifiche e delle nuove prospettive offerte dalle applicazioni di tecniche di AMPA.
durata media di degenza
ospedaliera a seguito di una
frattura dell’anca è di 8 giorni, di 13,9 in Francia e di 26 nel Regno Unito, con
Si stima che il genoma umano sia caratterizzacosti di ricovero rispettivamente di 38 €, 720 € e 426
to da circa 20 milioni di polimorfismi e che solo una
€/ per giorno1.
frazione di questi (un massimo di 2-4,5 milioni) è
stata analizzata in termini di funzionalità genetiUno degli obiettivi prioritari è quello di svilupca. Per quanto concerne l’osteoporosi, per esempio,
pare, attraverso azioni sinergiche, strategie presu uno studio di circa 0,5 milione di SNPs (Single
ventive e trattamenti appropriati individualizzati.
Nucleotide Polymorphism), è risultata un’associaUna strategia preventiva secondaria è rappresenzione, con p-value < 1,0-08, in circa il 0,005% delle
tato dall’applicazione di un protocollo di intervenvariazioni analizzate27.
to multi- ed interdisciplinare, da eseguire in modo
integrato secondo progetti riabilitativi individuaSulla base delle recenti acquisizioni, l’intervenlizzati, protocollo costituito da programmi oriento preventivo motorio può svolgere un ruolo riletati ad aree specifiche di intervento: equilibrio
vante all’interno di un approccio multidisciplinare.
osteometabolico, funzioni motorie, postura, coorIn figura 3 vengono riassunti schematicamente i
dinazione motoria, mobilità articolare, deambulaprincipali elementi che possono contribuire a reazione, qualità della vita. Tali interventi vanno inlizzare uno screening sulla base delle evidenze
tegrati in un approccio biopsicosociale. Soggetti
scientifiche e delle nuove prospettive offerte dalle
con uno stile di vita prevalentemente sedentario
applicazioni di tecniche di Attività Motoria Prerisultano più esposti alle fratture all’anca rispetventiva e Adattata (AMPA).
to alla popolazione più attiva. Ad esempio, le donne che trascorrono sedute oltre nove ore al giorno,
Considerazioni
hanno una probabilità del 50% superiore di fratturarsi l’anca rispetto a quelle che rimangono seL’osteoporosi è un disordine multifattoriale deldute per un periodo di tempo inferiore a sei ore al
lo scheletro e l’invecchiamento della popolazione lo
giorno.
rende uno dei maggiori problemi di sanità pubblica
nei paesi occidentali. La patologia risulta tre volte
più comune nelle donne rispetto agli uomini, sia
perché queste presentano un picco di massa ossea
MINERALIZZAZIONE ED ESERCIZIO FISICO
più basso sia per i cambiamenti ormonali cui vanno naturalmente incontro durante la menopausa1.
La funzione principale dell’osso è quella di fornire la resistenza meccanica per la locomozione e
protezione; di conseguenza, la massa ossea e l’arIL CONTESTO EPIDEMIOLOGICO E DI SANITÀ PUBBLICA
chitettura sono regolati per controllare le tensioIn Italia, nelle donne di oltre cinquanta anni di
ni prodotte da carichi meccanici e l’attività muetà, si verificano più di 38.000 fratture femorali alscolare.
C. Frangella et al.: Attività motoria adattata nella prevenzione secondaria dell’osteoporosi
La diminuzione della massa ossea, in particolare nelle donne in post-menopausa, porta ad una diminuzione dell’integrità strutturale e ad un aumento del rischio di fratture.
La massa ossea risulta superiore negli atleti che
competono in gare di forza e potenza, come il sollevamento pesi ed i saltatori, rispetto ad atleti coinvolti in attività sportive meno pesanti. L’esercizio fisico sembra essere più efficace durante la crescita:
in alcuni studi clinici il guadagno medio del contenuto minerale osseo (BMC) e della densità ossea
(BMD) è dell’ordine del 2-5% all’anno. Altri studi dimostrano come il guadagno netto di BMD dopo alcuni specifici interventi di esercizio fisico tra gli anziani sia più modesto, evidenziando che il miglioramento è di circa 1-3% all’anno. Tuttavia non è ancora chiaro se gli effetti positivi possano essere mantenuti per tempi più lunghi. Con la terapia farmacologica, quale l’utilizzo di estrogeni e bifosfonati, il
guadagno netto di BMD è nell’ordine del 2-6%32.
Anche se l’esercizio aerobico è importante per la
salute globale dell’individuo, l’esercizio di resistenza alla forza rispecchia meglio le regole di base dell’adattamento osseo e gli effetti sito-specifico dell’attività fisica, gli effetti favorevoli a mantenere o
migliorare la massa e l’architettura ossea; può
quindi, essere sicuro e fattibile per le persone anziane, se adattato alle loro capacità e funzionalità.
Appropriate tipologie di allenamento possono ridurre il rischio di cadute e la gravità delle lesioni da
caduta, costituendo anche una terapia potenziale
per migliorare la capacità funzionale e la qualità
della vita nei soggetti osteoporotici33.
Attualmente non è semplice fornire regole universali sulla posologia esatta dell’esercizio efficace (tipo, intensità, durata; composizione, frequenza ed intervallo delle sedute), e quali siano gli
esercizi che permettano di migliorare il potenziale osteogenico7,34. Tuttavia l’American College of
Sport Medicine fornisce le linee guida per la prevenzione e la cura dell’osteoporosi, focalizzando
l’attenzione su un programma di attività motoria
basato fondamentalmente su esercizi di tipo aerobico, di forza, di flessibilità e di funzionalità. Un
aspetto interessante è relativo all’attività in acqua, per la quale non è stato presentato un protocollo comprendente come unica attività il nuoto,
bensì un protocollo di esercizi misti, comprendenti anche attività podistica, salti, potenziamento
muscolare e stretching.
Alcuni studi effettuati sui ratti non hanno preso in considerazione il nuoto naturale ma hanno
considerato protocolli di nuoto con carico. Il corpo
dei ratti era stato infatti appesantito da un carico
pari al 2% della propria massa corporea. In un altro studio si evidenzia l’effetto positivo di un protocollo di esercizio in acqua applicato a soggetti
con osteopenia e/o osteoporosi per 12 mesi. In esso i soggetti del gruppo di esercizio hanno mantenuto lo stesso grado di BMD rispetto all’inizio del
programma, mentre i membri del gruppo di controllo hanno manifestato un decremento.
Anche dallo studio di Ay et al.17 si rilevano risultati positivi; si è notato un miglioramento delle
capacità meccaniche delle ossa ed anche un incremento di alcuni ormoni in circolo come IGF-1, GH
e della calcitonina. Inoltre, paragonando un protocollo di esercizio acquatico con uno svolto su terra,
si può concludere che l’uso più marcato delle braccia contro la resistenza dell’acqua può aver contribuito ad un aumento della BMD a livello del polso
nel gruppo che seguiva il programma motorio in
acqua rispetto a quello che lo faceva su terra.
Tuttavia, nello studio della fondazione IOF2 non
si trova lo stesso riscontro positivo sulla gestione
dell’osteoporosi con l’esercizio in acqua, e si sottolinea come l’argomento sia ancora controverso e
necessiti di ulteriori ricerche.
Conclusioni
Diversi studi sostengono il valore aggiunto di un
programma di attività motoria (svolto anche in acqua), ponendo l’accento sul miglioramento della
qualità della vita, di autonomia e di autostima.
Soggetti che praticano attività motoria in acqua
si sentono più protetti dal rischio di cadute e più
sicuri nell’effettuare una tipologia di esercizi che
altrimenti non si sentirebbero in grado di praticare. Un protocollo di lavoro in acqua sviluppato su
esercizi diversificati, con e senza l’utilizzo di attrezzi – esercizi di rinforzo muscolare globale e specifico per alcuni distretti corporei, esercizi di salto
ed esercizi in grado di migliorare la mobilità articolare – può rappresentare un efficace potenziale
preventivo.
L’AMPA può svolgere un ruolo sinergico con le
varie discipline verso una più ampia comprensione
e prevenzione secondaria dell’osteoporosi.
Bibliografia
1. World Health Organization Scientific Group. Prevention and management of osteoporosis. WHO
Technical Report Series 2003; 921: 1-193.
2. International Osteoporosis Foundation. The Asian
Audit. Epidemiology, costs and burden of osteoporosis in Asia 2009. IOF 2009; 1-60.
3. Adami S, Bertoldo F, Brandi ML, et al. Linee guida
per la diagnosi, prevenzione e terapia dell’osteoporosi. Reumatismo 2009; 61: 1-25.
4. Istituto Superiore di Sanità. Osteoporosi una malattia sociale. Epidemiologia, costi assistenziali, interventi terapeutici. ISS 2003; 1-4.
5. National Osteoporosis Foundation. Clinician’s guide
to prevention and treatment of osteoporosis. 2010.
6. Kanis JA, Cooper C, Burlet N, et al. Guida europea
per la diagnosi e la gestione clinica dell’osteoporosi
nelle donne in menopausa. European Society for
Clinical and Economic aspects of Osteoporosis and
osteoarthritis. ESCEO 2008; 19: 399-428.
7. Salvanetti A, Barrucci A. Efficacia dell’esercizio fisico nella prevenzione e trattamento dell’osteoporosi
postmenopausale. Ita Jour Sport Sciences 2004; 11:
45-9.
171
172
Recenti Progressi in Medicina, 103 (4), aprile 2012
8. Kannus P, Palvanen M, Kaprio J, et al. Genetic factors and osteoporotic fractures in elderly people:
prospective 25 year follow up of a nationwide cohort of elderly Finnish twins. BMJ 1999; 319:
1334-7.
9. Michaelsson K, Melhus H, Ferm H, et al. Genetic liability to fractures in the elderly. Arch Intern Med
2005; 165: 1825-30.
10. Salvanetti A, Barrucci A. Efficacia dell’esercizio fisico nella prevenzione e trattamento dell’osteoporosi
postmenopausale. Ita Jour Sport Sciences 2004; 11:
45-9.
11. Chan KM, M Anderson, MC Lau. Exercise interventions: defusing the world’s osteoporosis time bomb.
Bull World Health Org 2003; 81: 827-30.
12. Wolff I, van Croonenborg JJ, Kemper HC, et al. The
effect of exercise training programs on bone mass: a
meta-analysis of published controlled trials in preand post-menopausal women. Osteopor Int 1999; 9:
1-12.
13. Rutishauser E, Dufour JJ, Schweiz Z. The prefractural femoral neck in simple, senile osteoporosis.
Pathol Bakteriol 1950; 13: 781-3.
14. Okamoto K, Inaba M, Furumitsu Y, et al. Beneficial
effect of risedronate on arterial thickening and stiffening with a reciprocal relationship to its effect on
bone mass in female osteoporosis patients: a longitudinal study. Life Sci 2010; 87: 686-91.
15. Rotstein A, Harush M, Vaisman N. The effect of a
water exercise program on bone density of postmenopausal women. J Sports Med Phys Fitness
2008; 48: 352-9.
16. Devereux K, Robertson D, Briffa NK. Effects of a water-based program on women 65 years and over: A
randomised controlled trial. Aust J Physiother 2005;
51: 102-8.
17. Ay A, Yurtkuran M. Influence of aquatic and weightbearing exercises on quantitative ultrasound variables in postmenopausal women. Am J Phys Med
Rehabil 2005; 84: 52-61.
18. Melton SA, Hegsted M, Keenan MJ, Morris GS,
O’Neil CE, Zablah-Pimentel EM. Water exercise prevents femur density loss associated with ovariectomy in the retired breeder rat. J Strength Cond Res
2004; 18: 508-12.
19. Huang TH, Lin SC, Chang FL, Hsieh SS, Liu SH,
Yang RS. Effects of different exercise modes on
mineralization, structure, and biomechanical properties of growing bone. J Appl Physiol 2003; 95:
300-7.
20. Hart KJ, Shaw JM, Vajda E, Hegsted M, Miller SC.
Swim-trained rats have greater bone mass, density,
strength, and dynamics. J Appl Physiol 2001; 91:
1663-8.
Indirizzo per la corrispondenza:
Prof. Vincenzo Romano Spica
Unità di Sanità Pubblica
Dipartimento Scienze della Salute
Università di Roma Foro Italico
Piazza L. De Bosis, 6
00135 Roma
E-mail: [email protected]
21. Tsukahara N, Toda A, Goto J, Ezawa I. Cross-sectional and longitudinal studies on the effect of water exercise in controlling bone loss in Japanese postmenopausal women. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo)
1994; 40: 37-47.
22. Swissa-Sivan A, Statter M, Brooks GA, et al. Effect
of swimming on prednisolone-induced osteoporosis
in elderly rats. J Bone Miner Res 1992; 7: 161-9.
23. Swissa-Sivan A, Azoury R, Statter M, et al. The effect of swimming on bone modeling and composition
in young adult rats. Calcif Tissue 1990; 47: 173-7.
24. Tolomio S, Ermolao A, Lalli A, Zaccaria M. The effect of a multicomponent dual-modality exercise program targeting osteoporosis on bone health status
and physical function capacity of postmenopausal
women. J Women Aging 2010; 22: 241-54.
25. Ralston SH. Genetics of osteoporosis. Ann N Y Acad
Sci 2010; 1192: 181-9.
26. Richards JB, Kavvoura FK, Rivadeneira F, et al. Genetic factors for osteoporosis consortium. Collaborative meta-analysis: associations of 150 candidate
genes with osteoporosis and osteoporotic fracture.
Ann Intern Med 2009; 151: 528-37.
27. Rivadeneira F, Styrkársdottir U, Estrada K, et al.
Genetic Factors for Osteoporosis (GEFOS) Consortium. Twenty bone-mineral-density loci identified by
large-scale meta-analysis of genome-wide association studies. Nat Genet 2009; 41: 1199-206.
28. Duncan EL, Brown MA. Clinical review 2: genetic
determinants of bone density and fracture risk.
State of the art and future directions. J Clin Endocrinol Metab 2010; 95: 2576-87.
29. Timpson NJ, Tobias JH, Richards JB, et al. Common
variants in the region around Osterix are associated
with bone mineral density and growth in childhood.
Hum Mol Genet 2009; 18: 1510-7.
30. Pettersson U, Albagha OM, Mirolo M, et al. Polymorphisms of the CLCN7 gene are associated with
BMD in women. J Bone Miner Res 2005; 20: 1960-7.
31. Ralston SH, Uitterlinden AG, Brandi ML, et al.
Large-scale evidence for the effect of the COLIA1
Sp1 polymorphism on osteoporosis outcomes: the
GENOMOS study. PLoS Med 2006; 3-e90.
32. Marcus R, Wong M, Heath H 3rd, Stock JL. Antiresorptive treatment of postmenopausal osteoporosis:
comparison of study designs and outcomes in large
clinical trials with fracture as an endpoint. Endocr
Rev 2002; 23: 16-37.
33. Suominen H. Muscle training for bone strength. Aging Clin Exp Res 2006; 18: 85-93.
34. Shea B, Bonaiuti D, Iovine R, et al. Cochrane review
on exercise for preventing and treating osteoporosis
in postmenopausal women. Eur Med Phys 2004; 40:
199-209.