Modulation of growth by aromatase inhibitor treatment in boys: Efficacy and safety

Without estrogen action, the fusion of the growth plates is postponed and statural growth continues for an exceptionally long time. Aromatase inhibitors, blockers of estrogen biosynthesis, have therefore emerged as a new potential option for the treatment of children with short stature. We investigated the efficacy of the aromatase inhibitor letrozole in the treatment of boys with idiopathic short stature (ISS) using a randomised, placebo-controlled, double-blind research setting. A total of 30 boys completed the two-year treatment. By decreasing estrogen-mediated central negative feedback, letrozole increased gonadotrophin and testosterone secretion in pubertal boys, whereas the pubertal increase in IGF-I was inhibited. Treatment with letrozole effectively delayed bone maturation and increased predicted adult height by 5.9 cm (P0.001), while placebo had no effect on either parameter. The effect of letrozole treatment on near-final height was studied in another population, in boys with constitutional delay of puberty, who received letrozole (n=9) or placebo (n=8) for one year, in combination with low-dose testosterone for six months during adolescence. The mean near-final height of boys randomised to receive testosterone and letrozole was significantly greater than that of boys who received testosterone and placebo (175.8 vs. 169.1 cm, P=0.04). As regards safety, treatment effects on bone health, lipid metabolism, insulin sensitivity, and body composition were monitored in boys with ISS. During treatment, no differences in bone mass accrual were evident between the treatment groups, as evaluated by dual-energy x-ray absorptiometry measurements of the lumbar spine and femoral neck. Bone turnover and cortical bone growth, however, were affected by letrozole treatment. As indicated by differences in markers of bone resorption (U-INTP) and formation (S-PINP and S-ALP), the long-term rate of bone turnover was lower in letrozole-treated boys, despite their more rapid advancement in puberty. Letrozole stimulated cortical bone growth in those who progressed in puberty: the metacarpal index (MCI), a measure of cortical bone thickness, increased more in letrozole-treated pubertal boys than in placebo-treated pubertal boys (25% vs. 9%, P=0.007). The change in MCI correlated positively with the mean testosterone-to-estradiol ratio. In post-treatment radiographic evaluation of the spine, a high rate of vertebral deformities - mild anterior wedging and mild compression deformities - were found in both placebo and letrozole groups. In pubertal boys with ISS treated with letrozole, stimulated testosterone secretion was associated with a decrease in the percentage of fat mass and in HDL-cholesterol, while LDL-cholesterol and triglycerides remained unchanged. Insulin sensitivity, as evaluated by HOMA-IR, was not significantly affected by the treatment. In summary, treatment with the aromatase inhibitor letrozole effectively delayed bone maturation and increased predicted adult height in boys with ISS. Long-term follow-up data of boys with constitutional delay of puberty, treated with letrozole for one year during adolescence, suggest that the achieved gain in predicted adult height also results in increased adult height. However, until the safety of aromatase inhibitor treatment in children and adolescents is confirmed, such treatment should be considered experimental.

Defining Adequate Vitamin D Intake : Cross-sectional and Intervention Studies

D-vitamiini ylläpitää normaalia luun kasvua ja uudistumista koko elämän ajan. Suomessa, kuten monissa muissakin länsimaissa, väestön D-vitamiinitilanne on riittämätön – talvisin osalla jopa puutteellinen. Tässä väitöskirjassa on tutkittu, lisääkö D-vitamiini luumassan kertymistä kasvuiässä, ja ylläpitäkö D-vitamiini luuston tasapainoista aineenvaihduntaa aikuisiällä. Nämä vaikutukset saattavat ehkäisi osteoporoosin kehittymistä eri ikäkausina. Väitöskirjatyössä tutkittiin erisuuruisten D-vitamiinilisäysten vaikutuksia kolmessa eri ikäryhmässä, jotka olivat 11-12 -vuotiaat tytöt (N=228), 21-49 -vuotiaat miehet (N=54) ja 65-85 -vuotiaat naiset (N=52). Tutkittavat satunnaistettiin ryhmiin, jotka nauttivat joko lumevalmistetta tai 5-20 µg D3-vitamiinia vitamiinilisänä. Tutkimukset olivat kaksoissokkoutettuja. Tutkimuksen aikana tutkittavilta otettiin paastoveri- ja virtsanäytteitä. Lisäksi he täyttivät tutkimuslomakkeen taustatietojen kartoittamiseksi sekä frekvenssikyselylomakkeen kalsiumin ja D-vitamiinin saannin selvittämiseksi. Tyttöjen luunmineraalitiheys (BMD) mitattiin DXA–laitteella ja miesten volumetrinen luuntiheys pQCT-menetelmällä. Näytteistä määritettiin mm. seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinin (=S-25-OHD), lisäkilpirauhashormonin (=S-PTH) ja luun aineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Murrosikäisten tyttöjen poikkileikkaustutkimuksessa S-25-OHD- ja luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudet vaihtelivat kuukausien välillä; suurimmat pitoisuudet mitattiin syyskuussa ja pienimmät maaliskuussa, mikä kuvastaa vuodenaikaisvaihtelua. Vastaava vaihtelu havaittiin lannerangan ja reisiluun BMD:ssä. D-vitamiinilisäyksellä oli myönteinen vaikutus tyttöjen luumassan lisääntymiseen. Suurin D-vitamiinilisä (10 µg/vrk) lisäsi luumassaa 17.2% enemmän reisiluussa ja 12.5% enemmän lannerangassa verrattuna lumevalmistetta nauttivien tyttöjen vastaaviin tuloksiin, mutta tulos riippui hoitomyöntyvyydestä. D-vitamiinin vaikutus luustoon välittyi vähentyneen luun hajotuksen kautta. Tutkimustuloksiin perustuen riittävä D-vitamiinin saanti murrosikäisille tytöille on 15 µg/vrk. D-vitamiinilisän vaikutus 65-85 -vuotiaiden naisten S-25-OHD-pitoisuuteen vakioitui kuudessa viikossa annoksen ollessa 5-20 µg/vrk. Näillä D-vitamiiniannoksilla ei saavutettu tavoiteltavaa S-25-OHD-pitoisuutta, joka on 80 nmol/l. Arvioimme, että 60 nmol/l -pitoisuuden, jota esiintyy kesäisin tämän ikäryhmän suomalaisilla, tämän ikäryhmän naiset saavuttaisivat 24 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla. Terveillä miehillä havaittiin vuodenaikaisvaihtelu S-25-OHD- ja S-PTH-pitoisuudessa sekä luun hajotusta kuvaavassa merkkiainepitoisuudessa. Toisaalta vaihtelua ei havaittu radiuksen volumetrisessä luuntiheydessä eikä luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudessa. Vuodenaikaisvaihtelu estettiin 17 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla, mutta tämän ei havaittu vaikuttavan radiuksen luuntiheyteen kuusi kuukautta kestävän tutkimuksen aikana. Yhteenvetona todetaan, että D-vitamiinin saanti on edelleenkin riittämätöntä tutkimusten kohderyhmillä. Tämä näkyy S-25-OHD- ja PTH-pitoisuuden sekä luunaineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden vuodenaikaisvaihteluna, mikä on haitallista luuston hyvinvoinnille. D-vitamiinin saantia tulisi lisätä, jotta vähintäänkin riittävä D-vitamiinitilanne (S-25-OHD>50 nmol/l) tai mahdollisesti jopa tavoiteltava D-vitaminitilanne (S-25-OHD≥80 nmol/l) saavutettaisiin. Jotta D-vitamiinin saannin lisääminen olisi kaikissa ikäryhmissä mahdollista, on suunniteltava nykyistä enemmän D-vitamiinilla täydennettyjä elintarvikkeita.

Nutrition and bone metabolism : In vivo effects of inorganic phosphate on rats and in vitro effects of bioactive tripeptides on human osteoblasts

Nutrition affects bone health throughout life. To optimize peak bone mass development and maintenance, it is important to pay attention to the dietary factors that enhance and impair bone metabolism. In this study, the in vivo effects of inorganic dietary phosphate and the in vitro effects of bioactive tripeptides, IPP, VPP and LKP were investigated. Dietary phosphate intake is increased through the use of convenience foods and soft drinks rich in phosphate-containing food additives. Our results show that increased dietary phosphate intake hinders mineral deposition in cortical bone and diminishes bone mineral density (BMD) in the aged skeleton in a rodent model (Study I). In the growing skeleton (Study II), increased phosphate intake was observed to reduce bone material and structural properties, leading to diminished bone strength. Studies I and II revealed that a low Ca:P ratio has negative effects on the mature and growing rat skeleton even when calcium intake is sufficient. High dietary protein intake is beneficial for bone health. Protein is essential for bone turnover and matrix formation. In addition, hydrolysis of proteins in the gastrointestinal tract produces short peptides that possess a biological function beyond that of being tissue building blocks. The effects of three bioactive tripeptides, IPP, VPP and LKP, were assessed in short- and long-term in vitro experiments. Short-term treatment (24 h) with tripeptide IPP, VPP or LKP influenced osteoblast gene expression (Study III). IPP in particular, regulates genes associated with cell differentiation, cell growth and cell signal transduction. The upregulation of these genes indicates that IPP enhances osteoblast proliferation and differentiation. Long-term treatment with IPP enhanced osteoblast gene expression in favour of bone formation and increased mineralization (Study IV). The in vivo effects of IPP on osteoblast differentiation might differ since eating frequency drives food consumption, and protein degradation products, such as bioactive peptides, are available periodically, not continuously as in this study. To sum up, Studies I and II raise concern about the appropriate amount of dietary phosphate to support bone health as excess is harmful. Studies III and IV in turn, support findings of the beneficial effects of dietary protein on bone and provide a mechanistic explanation since cell proliferation and osteoblast function were improved by treatment with bioactive tripeptide IPP.