Effetto combinato di attività fisica ed esposizione solare sul rischio di caduta e sulla resistenza scheletrica: studio retrospettivo caso controllo Maria Teresa Giamattei1, Marco Paoletta1, Antimo Moretti1, Francesca Gimigliano2, Giovanni Iolascon1 1 Dipartimento Multidisciplinare di Specialità Medico-Chirurgiche e Odontoiatriche, Seconda Università degli Studi di Napoli 2 Dipartimento di Salute Mentale e Fisica e Medicina Preventiva, Seconda Università degli Studi di Napoli

Background Le cadute e le conseguenti fratture da fragilità rappresentano una problematica comune e severa per la popolazione anziana Il rischio di incorrere in almeno una caduta per soggetti over 65 è del 30% e aumenta al 50% nei soggetti over 80 in un anno 1 caduta su 10 causa una frattura e il 20% di queste necessita di cure mediche Gli studi, per lo più caso-controllo e non randomizzati, che hanno valutato gli effetti dell’attività fisica sulla densità minerale ossea vanno distinti a seconda dell’età. In ragazzi prepuberi o in giovani adulti solo gli esercizi che comportano carico scheletrico risultano efficaci (livello 2A). Al momento non ci sono sufficienti evidenze per raccomandare tali esercizi né in prevenzione primaria né secondaria. In donne in postmenopausa l’attività fisica con carico è in grado di prevenire l’1% della perdita minerale ossea annuale. Il beneficio maggiore è stato riportato sulla colonna vertebrale e con gli esercizi d’impatto (Livello 1). Sono disponibili solo studi epidemiologici di correlazione tra attività fisica e minor rischio di frattura. Incoraggiare una anche modesta attività fisica tra gli anziani può anche contribuire a ridurre il rischio di cadute e quindi di frattura. La raccomandazione di svolgere un minimo di attività fisica (camminare più di 30 minuti al giorno, magari all’aria aperta), malgrado l’inadeguatezza della documentazione di efficacia sulla massa ossea, appare condivisibile per l’effetto sul rischio di caduta e per quello indiretto sui livelli di vitamina D. NICE Guideline. Falls in older people: assessing risk and prevention. 2013 12/12/2015

Fattori determinanti le fratture osteoporotiche Source: Fattori determinanti le fratture osteoporotiche Review: Cadute Attività fisica e stile di vita Aspetto e architettura Reviewer Memo: Resistenza ossea Proprietà meccaniche Rimodellamento Frattura Reduction in bone mass has long dominated the thinking about and approach to the problem of osteoporosis. A now large body of evidence indicates that bone mass is not adequate to explain satisfactorily either the skeletal fragility of osteoporosis or the effects of bone active agents. By contrast, bone remodeling activity seems to provide a better explanation of both. Current theory in the field is shifting to this conclusion. This figure represents a revision of the commonly held hierarchical relationship of factors contributing to osteoporotic fracture risk. It shows an enhanced role for bone remodeling in skeletal fragility and also indicates secondary effects of factors such as nutrition and hormones on bone mass. Ormoni Massa ossea Riflessi posturali Condizione dei tessuti molli Nutrizione 12/12/2015 Slide Modified: Memo: 3

Attività fisica e BMD L’attività fisica in termini di frequenza (settimanale) è risultata essere associata in maniera statisticamente significativa alla BMD lombare e femorale La minima frequenza efficace capace di migliorare la BMD dovrebbe essere almeno 2 volte a settimana Esercizi ad alto impatto , indipendentemente dall’intensità e dalla frequenza sono efficaci nel conservare la BMD dell’anca e della colonna lombare negli anziani Soggetti che effettuano PA con frequenza > 2 /sett.hanno una small overall differences in exercise frequency (Fig. 1) are crucial for triggering positive bone adaptations. minimum effective dose of exercise frequency to maintain BMD or corresponding long-term dose–response relationships has not been adequately established yet. Kemmler W et al. Scand J Med Sci Sports 2014 Bemben D.A. et al. Osteoporos Int 2011 Zhao R et al. Osteoporos Int. 2015 12/12/2015

resistenza scheletrica Attività fisica e resistenza scheletrica Correlazione positiva significativa tra Total Physical Activity Score e resistenza femorale indipendentemente dall’età,etnia, supplementazione di calcio, vitamina d e storia di precedenti fratture This self-report instrument grades physical activity in four domains: sport, home, daily routine (termed active living), and work (among those employed). Baecke questionnaire Greater physical activity in each of the four domains was independently associated with higher composite indices, adjusted for age, menopausal transition stage, race/ethnicity, SWAN study site, smoking status, smoking pack-years, alcohol consumption level, current use of supplementary calcium, current use of supplementary vitamin D, current use of bone-adverse medications, prior use of any sex steroid hormone pills or patch, prior use of depo-provera injections, history of hyperthyroidism, history of previous adult fracture, and employment status:standardized effect sizes ranged from 0.04 (p<0.05) to 0.20 (p<0.0001). Mori T et al. Osteoporos Int. 2014 12/12/2015

Attività fisica e fratture da fragilità Soggetti che praticano alti livelli di attività fisica hanno un rischio minore del 29% di avere fratture rispetto ai soggetti meno attivi In particolare si ha una riduzione del 39% di fratture di anca e 28% di fratture di polso L’associazione tra attività fisica e fratture vertebrali non è statisticamente significativa Metanalisi di studi prospettici che ha l’obiettivo di misurare l’associazione di attività fisica e la frattura e valutare l’associazione tra attività fisica e i vari sottogruppi Qu X et al. JBMR 2014 12/12/2015

Esposizione solare,ipovitaminosi D e cadute L’incremento dell’esposizione alla luce solare non è in grado di correggere l’ipovitaminosi D nè il rischio di cadute nell’anziano fragile Vitamin D is produced in the skin by exposure to UVB from sunlight. To maintain adequate 25OHD levels without supplements, In conclusion, although increased sunlight exposure appears an attractive public health approach to reduce the prevalence of vitamin D deficiency and falls risk, adherence with this approach is even more limited than with oral supplements at least in current facilities. Better planning of aged care facilities to improve access to sunny areas and make them pleasant to be in may help. In the meantime, the importance of this study is that it largely renders the oral supplements vs sun debate academic—at least in older subjects in institutionalized care. Vitamin D supplementation appears to be a much more practical approach. people generally need to receive at least a third of a minimal erythemal dose (MED) on at least 15% of the body (e.g. face, arms and hands) for most days of the week [17]. Earlier smaller studies have suggested that limited UV exposure daily can significantly increase vitamin D levels in frail older people [18–20]. Oral vitamin D supplementation appears to be an effective preventative strategy for falls prevention, especially in Nowson CA et al. Med J Aust 2012 Sambrook PN et al. Osteoporos Int. 2012 12/12/2015

Lifestyle e rischio di fratture da fragilità Nelle donne la perdita di massa ossea a livello dell’anca è maggiore nei pazienti non fumatori, attivi e con BMI 18 Kg/m2 e nei fumatori, attivi con BMI di 18 Kg/m2 rispetto ai non fumatori, attivi e BMI di 30 Kg/m2 La differenza al collo femorale tra i vari stili di vita esaminati non è risultata statisticamente significativa Nella prevenzione dell’osteoporosi e delle fratture, l’effetto combinato dei diversi fattori che caratterizzano lo stile di vita di un soggetto, non è ancora ben definito Mean bone mineral density (BMD) at the total hip and femoral neck according to age by lifestyle in the Tromsø Study. Dotted line: BMI¼30 kg/m2,non‐smoker, physically active. Solid line: Average values of independent variables. Dashed line: BMI¼18 kg/m2, heavy smoker, physically inactive. Emaus N et al. JBMR 2014 12/12/2015

Obiettivo Valutare l’associazione tra attività fisica combinata con l’esposizione solare, il rischio di cadute e le fratture da fragilità 12/12/2015

Attività fisica ed esposizione solare Study design Studio retrospettivo caso-controllo Criteri di inclusione: Donne di età ≥ 50 anni Donne in post-menopausa Soggetti con disabilità motorie Criteri di esclusione: Soggetti che presentano miopatie Soggetti obesi Soggetti cachettici Fratture traumatiche Soggetti con deficit cognitivo (MMSE <24) Soggetti con neoplasie 12/12/2015

Materiali e metodi Dati anagrafici e antropometrici (età,peso,BMI) Anamnesi fratturativa personale Numero di fallers (almeno 1 caduta negli ultimi 12 mesi) Questionario su livello di esposizione solare Questionario su livello di attività fisica (GPPAQ) Comorbidità (CIRS - Severity e Comorbidity Index) DXA per la misurazione della BMD lombare e femorale DXA lombare per calcolo Trabecular Bone Score (TBS) Esami ematochimici del metabolismo osseo Calcemia 25OHD3 PTH 12/12/2015

Materiali e metodi 12/12/2015

Materiali e metodi Casi Controlli Grado di esposizione solare (>30 minuti al giorno) Livelli di attività fisica (GPPAQ) Moderatamente attivi: 150-300’/w Moderata Intensità (75-150’/w Alta) Attivi >300’/w Moderata Intensità (>150’/w Alta) No requisiti Alta Intensità= Running, Cyclette, Aerobica, Sport, Sollevare oggetti >20kg Moderata Intensità= 12/12/2015

Risultati 12/12/2015 Characteristics of study population. Total Physical activity and Sun Exposure (Cases) (n = 41) No Physical activity and Sun Exposure (Controls) (n = 310) p-values Age (years) 67.8 (8.5) 66.7 (10.5) 67.9 (8.2) p = 0.319* BMI (kg/cm2) 23.5 (3.1) 25.9 (3.6) 24.8 (4.0) p = 0.591** History of falls (n, %) 113 (32.3) 20 (48.7) 93 (30.0) p = 0.016*** Fragility fractures (n, %) 245 (69.8) 28 (68.3) 217 (70.0) p = 0.823*** CIRS Severity Index 1.0 (0.6) 1.4 (0.3) p = 0.002** CIRS Comorbidity Index 2.2 (1.5) 1.9 (1.2) p = 0.373** LS BMD (g/cm2) 0.837 (0.166) 0.834 (0.167) 0.830 (0.166) p = 0.572** LS T-score (SD) -2.47 (1.20) -2.51 (1.09) -2.46 (1.21) p = 0.973** FN BMD (g/cm2) 0.680 (0.139) 0.684 (0.117) 0.680 (0.143) p = 0.616** FN T-score (SD) -2.19 (0.93) -2.17 (0.65) -2.19 (0.96) p = 0.635** TBS absolute value 1.091 (0.122) 1.112 (0.096) 1.087 (0.126) p = 0.419* Serum Calcium (mg/dl) 9.2 (1.0) 9.3 (0.7) p = 0.547** Serum 25(OH)D3 (ng/ml) 30.9 (16.6) 42.3 (25.5) 29.4 (14.4) p = 0.002** Serum PTH (pg/ml) 47.4 (26.9) 39.4 (26.8) 48.8 (26.7) p = 0.008** Note: Values are expressed as mean (standard deviation) for continuous data and N (%) for categorical data. p-values are considered significant when p is less than 0.05. *: Student’s t-test; **: Two-sample Wilcoxon rank-sum (Mann-Whitney) test; ***: Chi square exact test. BMI: Body Mass Index; TBS: Trabecular Bone Score; CIRS= Cumulative Illness Rating Scale; 12/12/2015

Discussione Gli effetti dell’attività fisica sul rischio di cadute sono modificati dalla presenza di comorbidità Analogamente, nella nostra popolazione, uno stile di vita più attivo associato a un indice di severità delle comorbidità maggiore si associano a un incremento delle cadute Okubo Y et al. Arch Gerontol Geriatr. 2015 12/12/2015

Conclusioni Soggetti con adeguati livelli di attività fisica ed esposizione solare hanno: Livelli sierici di 25(OH)D3 significativamente più elevati Percentuale maggiore di cadute Non vi è un aumento del rischio fratturativo Nella nostra popolazione di donne in post-menopausa la combinazione di adeguata attività fisica ed esposizione solare non sembrano essere associate ad alterazioni quantitative e qualitative della resistenza scheletrica L’utilizzo di questionari piuttosto che di approcci strumentali (es. accelerometri) potrebbe sottostimare il livello di attività fisica individuale La tipologia di esercizio fisico è un fattore chiave per il miglioramento e la conservazione della salute dell’osso (“…type is the most important for bone”) 12/12/2015

Maria Teresa Giamattei Vi ringrazio per l’attenzione! Maria Teresa Giamattei Dipartimento di Specialità Medico-Chirurgiche ed Odontoiatriche Centro di Ricerche su Osteoporosi e Malattie dell’Osso (C.R.O.M.O.) Seconda Università degli Studi di Napoli teresagiamattei@gmail.com