Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Child`s Health" 2 (70) 2016

Back to issue

Dynamics of Bone Metabolism Markers Serum Level in Children with Bronchial Asthma on the Background of Vitamin D3 and Calcium Salt Supplementation

Authors: Vertehel A.O., Ovcharenko L.S., Andriienko T.H., Samokhin I.V., Kriazhev O.V. - State Institution «Zaporizhzhia Medical Academy of Postgraduate Education of the Ministry of Healthcare of Ukraine», Zaporizhzhia, Ukraine

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Мета дослідження: оптимізація діагностики порушень стану кальцій-фосфорного обміну та контролю ефективності лікувально-профілактичного застосування вітаміну D та кальцію у дітей, хворих на бронхіальну астму. Матеріали та методи. Обстежено 120 дітей у 2 групах, по 60 осіб у кожній: 1-ша — діти, хворі на бронхіальну астму; 2-га — умовно здорові діти (контрольна група). Проведено 2 курси терапії розчином вітаміну D3 і карбонату/цитрату кальцію: 4 тижні — 2000 МО та 1000 мг на добу відповідно; 8 тижнів — 1000 МО та 500 мг на добу відповідно. Результати. Серед дітей з бронхіальною астмою зареєстроване зменшення кількості осіб з нормальним сироватковим вмістом загального кальцію (P < 0,05), остеокальцину (P < 0,05), паратгормону (P < 0,05), С-телопептидів колагену 1-го типу (P < 0,05), 25(ОН)D (P < 0,05), активності лужної фосфатази (P < 0,05). Через 1 місяць терапії збільшилася кількість дітей з нормальними показниками активності лужної фосфатази (P < 0,05), остеокальцину (P < 0,05), С-телопептидів колагену 1-го типу (P < 0,05); через 3 місяці — загального кальцію (P < 0,05), 25(ОН)D (P < 0,05). Висновки. Використання розчину вітаміну D3 та кальцію нормалізує показники метаболізму кісткової тканини у дітей з бронхіальною астмою. Оптимальний термін контролю ефективності медикаментозного відновлення кісткового метаболізму у дітей з бронхіальною астмою дорівнює 3 місяцям.

Цель исследования: оптимизация диагностики нарушений состояния кальций-фосфорного обмена и контроля эффективности лечебно-профилактического применения витамина D и кальция у детей с бронхиальной астмой. Материалы и методы. Обследовано 120 детей в 2 группах, по 60 человек в каждой: 1-я — дети с бронхиальной астмой; 2-я — условно здоровые дети (контрольная группа). Проведено 2 курса терапии раствором витамина D3 и карбоната/цитрата кальция: 4 недели — 2000 МЕ и 1000 мг в сутки соответственно; 8 недель — 1000 МЕ и 500 мг в сутки соответственно. Результаты. Среди детей с бронхиальной астмой зарегистрировано уменьшение числа лиц с нормальным сывороточным содержанием общего кальция (P < 0,05), остеокальцина (P < 0,05), паратгормона (P < 0,05), С-телопептидов коллагена 1-го типа (P < 0,05), 25(ОН)D (P < 0,05), активности щелочной фосфатазы (P < 0,05). Через 1 месяц терапии увеличилось количество детей с нормальными показателями активности щелочной фосфатазы (P < 0,05), остеокальцина (P < 0,05), С-телопептидов коллагена 1-го типа (P < 0,05); через 3 месяца — общего кальция (P < 0,05), 25(ОН)D (P < 0,05). Выводы. Использование витамина D3 и кальция нормализует показатели метаболизма костной ткани у детей с бронхиальной астмой. Оптимальный срок контроля эффективности медикаментозного восстановления костного метаболизма у детей с бронхиальной астмой равен 3 месяцам.

The aim: to optimize the diagnosis of the calcium-phosphorus metabolism disorders and to control the effectiveness of therapeutic and prophylactic use of vitamin D and calcium in children with bronchial asthma. Materials and methods. A total of 120 children in 2 groups, 60 subjects in each, were examined: 1 — children with bronchial asthma; 2 — apparently healthy children (control group). Two courses of therapy with solution of vitamin D3 and calcium carbonate/citrate were applied: 4 weeks — 2,000 IU and 1,000 mg per day, respectively; 8 weeks — 1,000 IU and 500 mg a day, respectively. Results. Among children with bronchial asthma, there was a decrease in the number of patients with normal serum levels of total calcium (P < 0.05), osteocalcin (P < 0.05), parathyroid hormone (P < 0.05), collagen type 1 C-telopeptides (P < 0.05), 25(OH)D
(P < 0.05), alkaline phosphatase activity (P < 0.05). After 1 month of therapy, the number of children with normal alkaline phosphatase activity (P < 0.05), osteocalcin (P < 0.05), collagen type 1 C-telopeptides (P < 0.05) increased; in 3 months — total calcium (P < 0.05), 25(OH)D (P < 0.05). Conclusions. The use of vitamin D3 and calcium solution normalizes bone metabolism parameters in children with bronchial asthma. The optimal time to control the effectiveness of medical recovery of bone metabolism in children with bronchial asthma is 3 months.


Keywords

діти, бронхіальна астма, вітамін D, остеогенез.

дети, бронхиальная астма, витамин D, остеогенез.

children, bronchial asthma, vitamin D, osteoge­nesis.

In children with bronchial asthma due to lifestyles restrictions (elimination diet, reducing of the natural insolation) reduced of vitamin D sufficiency on the background of bronchi chronic allergic inflammation with negative effect on bone formation. This requires an additional calcium and vitamin D application in children with asthma. In order to monitor the state of calcium-phosphorus metabolism in children with medical and prophylactic use of vitamin D and calcium may use the study markers of bone metabolism (calcium, phosphorus, alkaline phosphatase, parathyroid hormone, osteocalcine, C-telopeptide of type 1 collagen, 25(OH)D). But it is necessary to clearly define the terms under which these laboratory markers are informative to assess the metabolic status of bone formation in children with bronchial asthma.

The aim: optimization the diagnosis of the calcium-phosphorus metabolism status and monitoring the effectiveness of vitamin D and calcium use in children with bronchial asthma.

Materials and methods

The study included two groups of 60 children aged 4 to 10 years old: 1) children with bronchial asthma; 2) children without bronchial asthma. The vitamin D and calcium dietary supplement used in that scheme: vitamin D3 2,000 IU per day for 4 weeks followed by maintenance therapy 1,000 IU per day for 8 weeks with a repeat of the course; calcium carbonate and calcium citrate in an amount of 1,000 mg of elemental calcium daily for 4 weeks followed by maintenance therapy with 500 mg of elemental calcium daily for 8 weeks with a repeat of the course. Monitoring of serum levels of total calcium, phosphorus, parathyroid hormone, osteocalcine, C-telopeptide of type 1 collagen, 25(OH)D, alkaline phosphatase activity was carried out after 4, 12 and 24 weeks of supplement. In order to monitor the state of calcium-phosphorus metabolism in children with medical and prophylactic use of vitamin D and calcium may use the study markers of bone metabolism (calcium, phosphorus, alkaline phosphatase, parathyroid hormone, osteocalcine, C-telopeptide of type 1 collagen, 25(OH)D). Statistical analysis of the results obtained corner Fisher criterion φ and relativity risk after 4, 12 and 24 weeks of supplement.

Results

The reduction of the quantity of children with bronchial asthma who have reached the serum minimum target content of total calcium, osteocalcine, parathyroid hormone, C-telopeptide of type 1 collagen, 25(OH)D, alkaline phosphatase activity were established. An examination of children with bronchial asthma, after 1 month from the start of vitamin D3 and calcium supplementation demonstrate the quantity of children who achieved of serum minimum target content of alkaline phosphatase activity (P<0,05), osteocalcine (P <0,05), C-telopeptide of type 1 collagen (P<0,05). After 3 months from the start of vitamin D3 and calcium supplementation marked increase of the quantity of children who achieved of serum minimum target content of all investigated markers – alkaline phosphatase activity (P<0,05), osteocalcine (P<0.05), total calcium (P<0,05), C-telopeptide of type 1 collagen (P<0,05), 25(OH)D (P<0,05). So the optimal time control metabolic characteristics of calcium phosphorus software osteogenesis in children with bronchial asthma, equal to 3 months with the possibility of preliminary information within 1 month. The likelihood of achieving the bone metabolism markers minimum target range in children with bronchial asthma increases in the proposed preventive measures. The use of vitamin D3 and calcium children with bronchial asthma for 6 months significantly increases their likelihood of achieving the minimum target range of bone metabolism markers.

Conclusions

Metabolic processes of bone formation in children with bronchial asthma, characterized by increased serum alkaline phosphatase activity, osteocalcine concentration and degradation products of collagen type 1 on the background of 25(OH)D insufficiency. The earliest and dynamic indicators of the vitamin D3 and calcium supplementation effectiveness should be used alkaline phosphatase activity, serum osteocalcine and C-telopeptide of type 1 collagen. Use of vitamin D3 and carbonate / calcium citrate reduces the relative risk of osteogenesis disorders in children with bronchial asthma.


Bibliography

1. Квашніна Л.В. Застосування вітаміну D та його препаратів у сучасній педіатрії / Л.В. Квашніна, В.П. Родіонов, О.В. Оніськова // Современная педиатрия. — 2011. — № 6(40). — ​C. 68-72.

2. Тяжка О.В. Вітамін D-статус у дітей з бронхіальною астмою залежно від важкості перебігу захворювання / О.В. Тяжка, З.В. Сельска // Современная педиатрия. — 2014. — № 6(62). — ​С. 71-74.

3. 6th International Conference on Children’s Bone Health / M.L. Bianchi, N.J. Bishop, J.C. Netelenbos, C.B. Langman // IBMS BoneKEy. — 2013. — ​Vol. 10. — ​P. 16-18.

4. Alfacalcidol enhances collagen quality in ovariectomized rat bones / H. Nagaoka, M. Terajima, S. Yamada [et al.] // J. Orthop. Res. — 2014. — ​Vol. 32(8). — ​P. 1030-1036.

5. Childhood Asthma Management Program Research Group. Serum vitamin D levels and severe asthma exacerbations in the Childhood Asthma Management Program Study / J.M. Brehm, B. Schuemann, A.L. Fuhlbrigge [et al.] // J. Allergy Clin. Immunol. — 2010. — ​Vol. 126(1). — ​P. 52.

6. Comparison of Active Vitamin D Compounds and a Calcimimetic in Mineral Homeostasis / L. Nguyen-Yamamoto, I. Bolivar, S.A. Strugnell, D. Goltzman // J. Am. Soc. Nephrol. — 2010. — ​Vol. 21(10). — ​P. 1713-1723.

7. Duong L.T. Therapeutic inhibition of cathepsin K — ​reducing bone resorption while maintaining bone formation / L.T. Duong // Bonekey Rep. — 2012. — ​Vol. 1. — ​P. 67.

8. Effects of Different 1-34 Parathyroid Hormone Dosages on Fibroblast Growth Factor‑23 Secretion in Human Bone Marrow Cells following Osteogenic Differentiation / F.P. Tillmann, D. Hofen, M. Herten [et al.] // Orthop. Rev. (Pavia). — 2014. — ​Vol. 6(2). — ​P. 5314.

9. Evaluation, Treatment, and Prevention of Vitamin D Deficiency: an Endocrine Society Clinical Practice Guideline / M.F. Holick, N.C. Binkley, H.A. Bischoff-Ferrari [et al.] // The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. — 2011. — ​Vol. 96(7). — ​P. 1911-1930.

10. Gordon C.M. 2013 Pediatric Position Development Conference: executive summary and reflections / C.M. Gordon, M.B. Leonard, B.S. Zemel // J. Clin. Densitom. — 2014. — ​Vol. 17. — ​P. 219-224.

11. Litonjua A.A. Vitamin D Deficiency as a risk factor for childhood allergic disease and asthma / A.A. Litonjua // Curr. Opin. Allergy Clin. Immunol. — 2012. — ​Vol. 12 (2). — ​P. 179-185.

12. Measuring vitamin D levels: surrogates are insufficient / A.H. Heald, S.G. Anderson, J.J. Scargill [et al.] // International journal of clinical practice. — 2015. — ​Vol. 69(1). — ​P. 131-135.

13. Meta-review: adverse effects of inhaled corticosteroids relevant to older patients / K. Mattishent, M. Thavarajah, P. Blanco [et al.] // Drugs. — 2014. — ​Vol. 74(5). — ​P. 539-547.

14. Optimizing bone health in children and adolescents / N.H. Golden, S.A. Abrams, S.R. Daniels [et al.] // Pediatrics. — 2014. — ​Vol. 134(4). — ​P. e1229-e1243.

15. Pearce S.H. Diagnosis and management of vitamin D deficiency / S.H. Pearce, T.D. Cheetham // BMJ. — 2010. — ​Vol. 340. — ​P. b56-64.

16. Singh G. A predictive equation to guide vitamin d replacement dose in patients / G. Singh, A.J. Bonham // J. Am. Board. Fam. Med. — 2014. — ​Vol. 27(4). — ​P. 495-509.

17. Vitamin D in asthma and future perspectives / H. Huang, K. Porpodis, P. Zarogoulidis [et al.] // Drug. Des. Devel. Ther. — 2013. — ​Vol. 7. — ​P. 1003-1013.

18. Vitamin D Insufficiency and Severe Asthma Exacerbations in Puerto Rican Children / J.M. Brehm, E. Acosta-Pérez, L. Klei [et al.] // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. — 2012. — ​Vol. 186(2). — ​P. 140-146.


1.  Kvashnina LV, Rodionov VP, Onis'kova OV. [The use of vitamin D and its agents in the modern pediatrics]. Sovremennaya pedyatryya.2011;6(40):68-72. Ukrainian

2.  Tyazhka OV, Sel'ska ZV. [Vitamin D-status in children with asthma, depending on the severity of illness]. Sovremennaya pedyatryya.2014;6(62):71-74. doi:10.15574/SP.2014.62.71. Ukrainian

3.  Bianchi ML, Bishop NJ, Netelenbos JC, Langman CB. 6th International Conference on Children/'s Bone Health. IBMS BoneKEy.2013;10:16-18. doi:10.1038/bonekey.2013.157

4.  Nagaoka H, Terajima M, Yamada S, Azuma Y, Chida T, Yamauchi M. Alfacalcidol enhances collagen quality in ovariectomized rat bones. J Orthop Res.2014;32(8):1030-1036. doi:10.1002/jor.22642

5.  Brehm JM, Schuemann B, Fuhlbrigge AL, Hollis BW, Strunk RC, Zeiger RS, Weiss ST, Litonjua AA. Childhood Asthma Management Program Research Group. Serum vitamin D levels and severe asthma exacerbations in the Childhood Asthma Management Program Study. J Allergy Clin Immunol.2010;126(1):52.e5-58.e5. doi:10.1016/j.jaci.2010.03.043

6.  Nguyen-Yamamoto L, Bolivar I, Strugnell SA, Goltzman D. Comparison of Active Vitamin D Compounds and a Calcimimetic in Mineral Homeostasis. J Am Soc Nephrol.2010;21(10):1713-1723. doi:10.1681/ASN.2009050531

7.  Duong LT. Therapeutic inhibition of cathepsin K – reducing bone resorption while maintaining bone formation. Bonekey Rep.2012;1:67. doi:10.1038/bonekey.2012.67

8.  Tillmann FP, Hofen D, Herten M, Krauspe R, Jäger M. Effects of Different 1-34 Parathyroid Hormone Dosages on Fibroblast Growth Factor-23 Secretion in Human Bone Marrow Cells following Osteogenic Differentiation. Orthop Rev (Pavia).2014;6(2):5314. doi:10.4081/or.2014.5314

9.  Holick MF, Binkley NC, Bischoff-Ferrari HA, Gordon CM, Hanley DA, Heaney RP, Hassan Murad M, Weaver CM. Evaluation, Treatment, and Prevention of Vitamin D Deficiency: an Endocrine Society Clinical Practice Guideline. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism.2011;96(7):1911-1930. doi:10.1210/jc.2011-0385

10.  Gordon CM, Leonard MB, Zemel BS. 2013 Pediatric Position Development Conference: executive summary and reflections. J Clin Densitom.2014;17:219-224. doi:10.1016/j.jocd.2014.01.007

11.  Litonjua AA. Vitamin D Deficiency as a risk factor for childhood allergic disease and asthma. Curr Opin Allergy Clin Immunol.2012;12(2):179-185. doi:10.1097/ACI.0b013e3283507927

12.  Heald AH, Anderson SG, Scargill JJ, Short AD, Holland D, Livingston M, Fryer AA, Donn RP. Measuring vitamin D levels: surrogates are insufficient. International journal of clinical practice.2015;69(1):131-135. doi:10.1111/ijcp.12505

13.  Mattishent K, Thavarajah M, Blanco P, Gilbert D, Wilson AM, Loke YK. Meta-review: adverse effects of inhaled corticosteroids relevant to older patients. Drugs.2014;74(5):539-547. doi:10.1007/s40265-014-0202-z

14.  Golden NH, Abrams SA, Daniels SR, Corkins MR, de Ferranti SD, Magge SN, Schwarzenberg SJ. Optimizing bone health in children and adolescents. Pediatrics.2014;134(4):e1229-e1243. doi:10.1542/peds.2014-2173

15.  Pearce SH, Cheetham TD. Diagnosis and management of vitamin D deficiency. BMJ.2010;340:b56-64. doi:10.1136/bmj.b5664

16.  Singh G, Bonham AJ. A predictive equation to guide vitamin d replacement dose in patients. J Am Board Fam Med.2014;27(4):495-509. doi:10.3122/jabfm.2014.04.130306

17.  Huang H, Porpodis K, Zarogoulidis P, Domvri K, Giouleka P, Papaiwannou A, Primikyri S, Mylonaki E, Spyratos D, Hohenforst-Schmidt W, Kioumis I, Zarogoulidis K.Vitamin D in asthma and future perspectives. Drug Des Devel Ther.2013;7:1003-1013. doi:10.2147/DDDT.S50599

Brehm JM, Acosta-Pérez E, Klei L, Roeder K, Barmada M, Boutaoui N, Forno E, Kelly R, Paul K, Sylvia J, Litonjua AA, Cabana M, Alvarez M, Colón-Semidey A, Canino G, Celedón JC. Vitamin D Insufficiency and Severe Asthma Exacerbations in Puerto Rican Children. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine.2012;186(2):140-146. doi:10.1164/rccm.201203-0431OC


Back to issue