Cơ chế gây loãng xương

Loãng xương là hệ quả của quá trình rối loạn chuyển hóa xương dẫn đến mất chất khoáng trong xương và cấu trúc xương bị suy thoái, tăng nguy cơ gãy xương. Có nhiều cơ chế gây loãng xương và nó được xem là căn bệnh âm thầm, bởi bệnh lý không gây triệu chứng gì đặc hiệu cho đến khi xương bị gãy.

Bộ xương con người bao gồm 206 xương đóng vai trò tạo nên hình dáng cơ thể, nâng đỡ trọng lượng cơ thể và bảo vệ các cơ quan, phối hợp với hệ thống cơ giúp cơ thể di chuyển dễ dàng. Phân loại theo đặc điểm sinh lý, hệ xương của con người bao gồm hai loại là xương xốp (trabecular bones) và xương đặc (cortical bones). Trong đó xương xốp chiếm khoảng 20% và xương đặc chiếm 80% tổng khối lượng xương.

• Xương xốp: Có diện tích rộng, độ chuyển hóa cao và dễ bị gãy hơn xương đặc. Xương xốp bao gồm các xương phẳng như xương chậu, xương ức và 33 đốt sống. Bên cạnh đó, xương xốp còn phân bố ở hai đầu của những xương dài như xương tay, xương đùi.
• Xương đặc: Có mật độ chất khoáng dày đặc, thường bao quanh và làm thành vòng bảo vệ xương xốp. Loại xương này thường được phân bố ở phần giữa các xương dài bao gồm cả xương mác, xương đùi, xương trụ, xương quay và xương cánh tay. Bên cạnh vai trò cung cấp lực cho cơ thể, xương đặc còn là nơi cơ và gân bám vào.

Nguyên nhân dẫn đến loãng xương là sự mất cân bằng bình thường giữa hai quá trình tạo xương và quá trình hủy xương. Tương đương với hai quá trình xảy ra liên tục trong hệ thống xương là quá trình mô hình và tái mô hình. Hai quá trình xảy ra riêng biệt giúp biệt hóa nhóm tế bào xương nhằm duy trì cân bằng quá trình tạo thành xương và/hoặc làm mới xương.

• Quá trình mô hình: Được gọi là quá trình chu chuyển xương ở tuổi vị thành niên với chức năng là tạo dáng, chiều dài và hình dạng cho xương. Ở giai đoạn này mật độ xương tăng lên tối đa, mô hình xương diễn ra trên bề mặt xương và quá trình hủy xương, quá trình tạo xương diễn ra độc lập. Đến giai đoạn trưởng thành của xương, quá trình mô hình giảm đi rất nhiều và hoàn toàn không đáng kể so với trong giai đoạn phát triển.

• Quá trình tái mô hình: Khác với quy trình mô hình chỉ tạo xương hoặc hủy xương tại một vị trí, quy trình tái mô hình luôn xảy ra theo thứ tự kích hoạt, hủy xương, tạo xương. Quá trình này có chức năng phân hủy những mảng xương bị tổn hại, xương cũ và thay thế bằng những xương mới. Quá trình tái mô hình diễn ra liên tục suốt đời giúp duy trì mật độ xương ở mức tối ưu, trong đó khoảng 5% lượng xương đặc và 25% xương xốp có thể được thay đổi trong một năm. Quá trình loãng xương liên quan đến tình trạng mất xương và giảm mật độ xương. Tình trạng mất xương xảy ra khi các tế bào hủy xương tạo ra những lỗ phân hủy sâu hay khi các tế bào tạo xương không có khả năng lắp vào các lỗ hổng được tạo bởi các tế bào hủy xương. Trước giai đoạn trưởng thành, quá trình tạo xương ở cơ thể diễn ra với mức độ cao hơn so với quá trình hủy xương, vì vậy mật độ xương ở giai đoạn này tăng nhanh và đạt mức độ cao nhất ở độ tuổi 20 – 30. Sau khi đạt mức độ tối đa, xương bắt đầu suy giảm với các tốc độ khác nhau theo độ tuổi. Đặc biệt là ở độ tuổi thời kỳ mãn kinh đối với nữ giới và sau 50 tuổi đối với nam giới, các tế bào hủy xương hoạt động mạnh hơn so với các tế bào tạo xương dẫn đến giảm mật độ xương và tăng nguy cơ gãy xương. Đó cũng là cơ chế gây loãng xương.

Bên cạnh đó, sự thiếu hụt vitamin D và canxi cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tạo xương. Tuy nhiên sự thiếu hụt như vậy chỉ xảy ra ở một số trường hợp đặc biệt như phụ nữ đang cho con bú, người rối loạn điện giải, u vỏ thượng thận, tiểu đường, tăng tiết hormone cận giáp. Chế độ dinh dưỡng không cung cấp đủ calci, các vitamin và khoáng chất cũng là một trong những nguyên nhân gây loãng xương.

Thông qua cơ chế loãng xương để hiểu được quá trình loãng xương xảy ra như thế nào thì việc nắm được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa của xương là vô cùng quan trọng. Theo đó, một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa xương như sau:

Hormone nội tiết tố:

• Estrogen tác động đến xương thông qua thụ thể và tác động lên quá trình mô hình làm giảm số lượng tế bào và hoạt động của tế bào hủy xương. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, trung bình phụ nữ mất khoảng 35% xương đặc và 50% xương xốp trong quãng đời, mặc dù vậy chưa có bằng chứng xác minh nào cho thấy bao nhiêu phần trăm của sự mất xương là do thiếu estrogen và bao nhiêu phần trăm là do ảnh hưởng từ môi trường, lão hóa của cơ thể. Tuy nhiên theo ước tính có khoảng 15% xương đặc và 35% xương xốp bị mất là do suy giảm/thiếu hormone estrogen. Estrogen tác động lên các tế bào hủy xương và tế bào tạo xương nhằm ức chế phân hủy xương trong bất kỳ giai đoạn nào của quá trình tái mô hình xương. Vì vậy, phụ nữ tiền mãn kinh và mãn kinh có nồng độ estrogen suy giảm dẫn tới mật độ xương cũng suy giảm nhanh chóng, đặc biệt là 5 năm đầu sau mãn kinh.
• Testosteron là tác động tích cực đến quá trình tạo xương, giúp tăng trưởng kích thước cơ và còn sản sinh ra estrogen trong quá trình tác động đến xương và cơ.

Quá trình tạo xương và quá trình hủy xương đều được điều phối bởi các yếu tố toàn thân và yếu tố nội tại như sau:

• Yếu tố toàn thân đóng vai trò trong việc duy trì nồng độ Calci trong xương.
• Yếu tố tại chỗ tác động đến sự vận hành của tế bào.
• Cytokin và các CSF tác động đến sự phát triển của tế bào hủy xương.
• Yếu tố tăng trưởng giúp kích thích sản sinh các tế bào tạo xương và biệt hóa tế bào.

Hormone điều tiết Calci:

• Calcitrol, calcitonin và hormon cận giáp (PTH) có vai trò kiểm soát calci trong xương và duy trì sức khỏe của xương. PTH giúp tăng trưởng cả hai quá trình hủy xương và tạo xương, di chuyển calci từ xương vào máu, tuy nhiên nồng độ PTH tăng sẽ dẫn đến hội chứng cường cận giáp và mất xương.
• Hormone calcitrol giúp tăng hấp thu phospho và calci vào ruột. Calcitonin sản sinh từ tuyến giáp và tham gia ức chế tế bào hủy xương, đóng vai trò quan trọng trong quá trình duy trì sự phát triển của xương, kiểm soát nồng độ Calci.

Cytokin:

• Loãng xương do thiếu estrogen bắt nguồn từ sự mất xương. Mất xương là do nguyên nhân tăng các tế bào hủy xương so với các tế bào tạo xương. Một số cytokin đóng vai trò quan trọng trong cơ chế estrogen – xương gồm: TRANCE/RANKL/OPGL, cytokin M – CSF, RANKL, OPGL, GM – CSF, IL – 1, IL – 6.

Cơ chế gây ra loãng xương có thể bị tác động bởi các yếu tố sau đây:

• Yếu tố cơ học: Bất động hay không hoạt động trên 6 tháng.
• Yếu tố di truyền: Người da đen có nguy cơ mắc loãng xương thấp hơn so với người da trắng, một số người loãng xương có tính chất gia đình.
• Yếu tố chuyển hóa: Thiếu vitamin D, calci và giảm khả năng tạo 1 – 25 dihydroxyvitamin D ở người lớn tuổi.
• Ảnh hưởng của thuốc: Sử dụng heparin, corticoid trong thời gian kéo dài dễ dẫn đến loãng xương.
• Thế chất kém phát triển từ nhỏ, đặc biệt là suy dinh dưỡng hay còi xương, chế độ ăn thiếu protid, calci, vitamin và các chất dinh dưỡng... làm cho hàm lượng khoáng chất tối đa của xương ở tuổi trưởng thành thấp.
• Phụ nữ sinh con nhiều lần và nuôi con bằng sữa mẹ mà không ăn uống đủ chất dinh dưỡng.
• Người thiểu năng các cơ quan sinh dục nam nữ như mãn kinh sớm, suy buồng trứng sớm, thiểu năng tinh hoàn, cắt buồng trứng...
• Yếu tố khác: Uống nhiều rượu bia, hút thuốc lá, hoạt động thể dục ít, chế độ dinh dưỡng không bổ sung đủ Calci.

Mục tiêu trong phòng ngừa loãng xương là bảo vệ khối xương và ngăn ngừa loãng xương. Biện pháp phòng ngừa được chỉ định cho các đối tượng có nguy cơ cao mắc loãng xương gồm:

• Phụ nữ mãn kinh
• Nam giới trên 50 tuổi
• Bệnh nhân mắc tình trạng thiểu xương
• Bệnh nhân sử dụng corticoid liều cao và kéo dài
• Bệnh nhân bị loãng xương
• Bệnh nhân mất xương do nguyên nhân thứ phát

Biện pháp sử dụng cho những người bệnh này là bổ sung đầy đủ hàm lượng vitamin D, canxi cho cơ thể, tập luyện thể dục mỗi ngày, tránh uống rượu bia và các chất kích thích. Bên cạnh đó, điều trị bằng thuốc được chỉ định ở những người bệnh loãng xương, thiểu xương có nguy cơ gãy xương cao.