Journal of Reproduction & Infertility

Journal of Reproduction & Infertility

Effect of soy protein on bone markers in osteopenic menopause women

Authors
Arezo Haghighian Roudsari 1
Farideh Tahbaz 1
Bahram Arjmandi 1
Bagher Larijani 2
Masoud Kimiagar 1
1 Food industry and Nutrition Faculty, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran
2 Endocrinology and Metabolism Research Center (EMRC), Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran
Abstract
Introduction: Bone mass loss is one of the most common menopausal symptoms resulting from cessation of estrogen production. Compounds with estrogen- like biological activity similar to “Isoflavones” present in plants especially Soy, may reduce bone loss in postmenopausal women as they are similar in structure to estrogens.This study ,therefore, was undertaken to assess the effect of soy protein on bone metabolism biomarkers in postmenopausal women with osteopenia. Materials and Methods: In this “before and after” clinical trial,on 15 postmenopausal women with osteopenia, between 45 to 64 years of age , the subjects were asked to consume 35 gram/day of Soy protein for 12 weeks.Blood and urine samples, were taken at 0,6 and 12 weeks of the study.Anthropometric measurements and a 2-day dietary recall were done at the baseline of the study, and at the 6 and 12 weeks.The food consumption data were analyzed by “Food Proccessor” software. Repeated measurement analysis was done to determine the changes in biochemical indices, anthropometric and dietary data.P-values less than 0.05 were considered as significant. Results: Comparison of weights, BMIs, physical activity and dietary intake of subjects during the study did not show any significant differences. Soy protein consumption, showed significant reductions in urinary deoxypyridinoline (biochemical marker of bone resorption) and significant increase in serum total alkaline phosphatase ( biochemical marker of bone formation).There were no significant differences in serum osteocalcin, C- telopeptide, insulin- like growth factor binding protein 3 (IGFBP3) and type-I- collagen telopeptide. Conclusion: Considering the beneficial effects of Soy protein consumption on bone metabolism biomarkers, inclusion of this inexpensive and available food item in postmenopausal women diet, may reduce bone loss and could be recommended for the prevention of osteoporosis.
Keywords
Bone metabolism markers
isoflavones
osteopenia
Postmenopausal women
Soy protein

مقدمه

یائسگی یک مرحله از زندگی زنان می‌باشد که به طور معمول یک سوم از طول دوران عمر خود را در آن به‌ سرمی‌برند (1). کاهش توده استخوانی یکی از مهمترین عوارض دوران یائسگی است که اغلب ناشی از افت هورمون‌های تخمدان به ویژه استروژن می‌باشد(2) و این عامل، زنان یائسه را بیشتر در معرض خطر پوکی استخوان قرار می‌دهد (3).

پوکی استخوان که یک مشکل بهداشتی جدی برای زنان یائسه محسوب می‌شود، آنها را مستعد افزایش خطر شکستگی استخوان می‌کند و این مسأله با افزایش سن بیشتر می‌شود؛ به طوری ‌که میزان شیوع پوکی استخوان از 4% در زنان 59-50 ساله به 52% در زنان 80 ساله یا مسن‌تر می‌رسد و در30-25% زنان مسن این کاهش توده استخوان منجر به مشکلات شکستگی می گردد (4).

امروزه جهت پیشگیری و درمان پوکی استخوان از استروژن درمانی، داروهایی مثل بیسفوسفونات‌‌ها، کلسی‌تونین و رالوکسیفن (5) استفاده می‌شود؛ اما بدلیل عواقب احتمالی استروژن درمانی مانند سرطان پستان و آدنوکارسینومای آندومتر (6)، پذیرش این نوع درمان در بین زنان بسیار کم است (7) و تنها 8-3% زنان یائسه حاضر به این نوع درمان می‌باشند (8).

مطالعات اپیدمیولوژی نشان داده است که در بین آسیایی‌ها، میزان شکستگی استئو‌پروتیک، بیماری‌های قلبی عروقی، علایم بعد از یائسگی و بعضی از سرطان‌ها نسبت به غربی‌ها کمتر است. به عنوان مثال میزان شکستگی لگن در زنان آسیایی 60-50% کمتر از زنان غربی می‌باشد )9). این مزیت به طور قابل توجهی زمانی‌که آسیایی‌ها با سبک زندگی و عادات غذایی غربی سازگار می‌شوند، کاهش می‌یابد (10). این مشاهدات محققین را بر آن داشت تا بررسی بیشتری در مورد رژیم غذایی آسیایی‌ها داشته باشند. سویا بخشی از رژیم غذایی سنتی در آسیاست و با افزایش تعداد مطالعات، رابطه‌ای بین دریافت سویا و بیماری‌های ذکر شده مشخص گردید (11).

محققین بر این باورند که ترکیبات شبه استروژنی مثل ایزوفلاون‌ها که در گیاهان به ویژه سویا یافت می‌شوند (12) به دلیل شباهت ساختمانی به استروژن ممکن است اثرات مفیدی در مهار کاهش توده استخوانی در زنان یائسه داشته باشند (13). اما برخی از مطالعات از نقش ایزوفلاون‌های سویا در پیشگیری یا درمان پوکی استخوان حمایت نمی‌کنند (14).

ایزوفلاون‌ها استروژن‌های گیاهی هستند که مشابه هورمون استروژن زنان به گیرنده‌های استروژنی سلول‌ها در ارگان‌های مختلف بدن انسان باند می‌شوند ولی میل ترکیبی استروژن‌های گیاهی ضعیف‌تر از استروژن انسانی است. تحقیقات اخیر نشان داده است که سلول‌ها دو نوع گیرنده استروژنی  و  دارند که استروژن انسانی میل ترکیبی زیادی به گیرنده‌های  دارد در صورتی‌که ایزوفلاون‌ها تمایل به باند شدن با گیرنده‌های  دارند. گیرنده‌های  در مغز، استخوان، مثانه و اپیتلیوم عروق وجود دارند که احتمالاً این گیرنده‌ها در عملکرد استروژن‌های غیراستروییدی اهمیت دارند (15).

این مطالعه به منظور بررسی اثرات پروتئین سویا بر شاخص‌های بیوشیمیایی متابولیسم استخوان در زنان یائسه مبتلا به استئوپنی انجام شد.

مواد و روشها

این تحقیق به روش کارآزمایی بالینی و به صورت قبل و بعد ، در سال 1382 انجام شد. ابتدا افراد مراجعه کننده به درمانگاه استئوپروز مرکز تحقیقات غدد درون‌ریز و متابولیسم دانشگاه علوم پزشکی تهران و واحد سنجش تراکم استخوان بیمارستان شریعتی، بررسی و 15 زن یائسه مبتلا به استئوپنی واجد شرایط ورود به تحقیق انتخاب شدند. محدوده سنی 64-45 سال، فاصله حداقل یک و حداکثر 10 سال از یائسگی، عدم استعمال دخانیات، الکل و مواد مخدر، عدم ابتلا به بیماری‌های قلبی عروقی، کبدی، کلیوی، اختلالات گوارش، دیابت، هیپوتیروییدیسم، عدم مصرف داروهای مؤثر بر متابولیسم چربی، کلسیم و استخوان، مصرف مکمل‌های آنتی اکسیدانی، املاح، ویتامین و هورمون درمانی از معیارهای ورود به این مطالعه بودند.

اطلاعات فردی شامل وزن و قد و BMI ، بررسی مصرف مواد غذایی به روش یادآمد24 ساعته2 روزه و فعالیت بدنی در ابتدا، پایان هفته 6 و پایان هفته 12 ارزیابی شد.

در طراحی این مداخله، مقدار gr35 پروتئین سویا که حاوی g3/98 ایزوفلاونویید می‌باشد برای مصرف روزانه افراد در نظر گرفته شد. از افراد خواسته شد که به مدت 12 هفته هر روز g35 سویا را با پیمانه مخصوصی که به آنها داده شد اندازه‌گیری کنند و طبق دستورالعمل پخت در رژیم غذایی خود مصرف نمایند. نمونه‌گیری خون و ادرار در سه مرحله یعنی ابتدا، پایان هفته 6 و پایان هفته 12 انجام گرفت. سرم‌ها به همراه نمونه‌های ادرار تا پایان هفته 12، در سردخانه C80- نگهداری و اندازه‌گیری شاخص‌های بیوشیمیایی مورد نظر در همه سرم‌ها در یک روز انجام شد. با استفاده از نمونه خون گرفته شده، آلکالن فسفاتاز تام به روش کالریمتری با استفاده از دستگاه اتوآنالایزر (Hitachi 902)، استئوکلسین به روش IRMA (Nordic Bioscience, Denmark) و دستگاه گاماکانتر (Wizard)، شاخص‌های IGFBP3 و C- تلوپپتید به روش ELISA به ترتیب با استفاده از کیت IBL (England) و دستگاه ELISA Reader، شاخص تلوپپتید کلاژن نوع I به روش RIA (Orion-Diagnostica, Finland) و دستگاه گاماکانتر (Wizard, Holand) اندازه‌گیری شد. با استفاده از ادرار جمع‌آوری شده، دزوکسی‌پیریدینولین به روش RIA و با استفاده از کیت IDS (England) و دستگاه گاماکانتر و کراتینین ادرار به روش کالریمتری (پارس آزمون، ایران) اندازه‌گیری گردید (25).

به منظور تحلیل داده‌های بررسی مصرف مواد غذایی از نرم‌افزار Food Proccessor و به منظور تحلیل داده‌های تحقیق از برنامه آماری (11.5) SPSS استفاده‌ شد. پس از آن تمامی متغیر‌های کمی با استفاده از آزمون کولموگروف اسمیرنف (KS) از نظر طبیعی بودن توزیع مورد بررسی قرار گرفتند، جهت بررسی تغییرات داده‌های مصرف مواد غذایی، متغیرهای مداخله‌گر و بیوشیمیایی در سه مرحله از مطالعه از آزمون اندازه‌گیری‌های تکراری استفاده گردید. هدف از انجام این تحلیل، اطمینان از عدم تغییرمعنی‌دار متغیرهای ذکرشده در تحقیق بود. سطح معنی‌داری کمتر از 05/0 در نظر گرفته شد (05/0>P).

نتایج

مشخصات تن‌سنجی افراد شرکت کننده در تحقیق، در جدول شمارة1 خلاصه شده است. میانگین سنی افراد 3/4±9/52 سال، مدت زمان سپری شده از یائسگی 4/3±47/5 سال و میانگین قد افراد cm2/7±4/157 بود. میانگین نمایه توده بدن و میزان فعالیت بدنی نیز در طی مطالعه ثابت باقی ماند. میانگین داده‌های بررسی مصرف غذایی در ابتدا، پایان هفته 6 و پایان هفته 12، تفاوت معنی‌داری نداشت (جدول شمارة 2). میانگین شاخص‌های متابولیسم استخوان در طی سه مرحله اندازه‌گیری در جدول شمارة 3 نشان داده شده است.

به دنبال مصرف پروتئین سویا به مدت 12 هفته شاخص آلکالن فسفاتاز تام سرم، افزایش معنی‌داری را نشان داد و این در حالیست که شاخص دزوکسی‌پیرید-ینولین (DPD) ادراری، بطور معنی‌‌داری کاهش یافت (05/0>P)؛ ولی سایر شاخص‌های اندازه‌گیری شده در این تحقیق شامل استئوکلسین، پروتئین پیوندشونده با عامل رشد انسولینی، C- تلوپپتید و تلوپپتیدهای کلاژن نوع I فاقد تغییرات معنی‌دار بودند.

بحث

نتایج اصلی پژوهش نشان می‌دهد که مصرف پروتئین سویا موجب افزایش معنی‌داری در سطح آلکالین فسفاتاز تام سرم (TALP) و کاهش معنی‌داری در غلظت دزوکسی‌پیریدینولین(DPD) ادرار در زنان یائسه مبتلا به استئوپنی گردید؛ ولی سایر شاخص‌های بررسی شده در این تحقیق تفاوت معنی‌داری نداشتند. در مطالعاتی که توسط ارجمندی و همکاران برای بررسی اثرات سویا روی رت‌ها انجام شد، افزایش اندکی در شاخص TALP دیده شد که این افزایش معنی‌دار نبود (17و16 ،2). Register و همکاران کاهش معنی‌داری در شاخص TALPپس از 12 هفته در میمون دیدند (18). تاکنون مطالعات انسانی جامع در زمینه بررسی اثرات سویا بر آلکالن فسفاتاز تام سرمی انجام‌نشده ولی به نظر می‌رسد این شاخص به دنبال اثرات مثبت سویا بر روند استخوان سازی افزایش می‌یابد. در مدل‌های حیوانی مثل میمون تنها 50-30% دایدزئین به اکوئول تبدیل می‌شود و ثابت شده است که اکوئول خاصیت استروژنی بیشتری نسبت به دایدزئین دارد به همین دلیل کارآیی ایزوفلاون‌ها در بدن میمون کم می‌باشد و نتایج به صورت کاهش سطح TALP گزارش شده است (20،19). طبق یافته‌های این تحقیق دزوکسی پیریدینولین ادراری در اثر مصرف پروتئین سویا کاهش معنی‌داری پیدا کرد که این نتیجه با یافته‌های بسیاری از تحقیقات انجام شده در این مورد مطابقت دارد(23-21). میزان تاثیر ایزوفلاون‌ها بر این شاخص بسیار زیاد است بطوری‌که Uesugi و همکاران (24) مشاهده کردند که با مصرف mg8/61 ایزوفلاون به مدت 4 هفته، کاهش معنی‌داری در دزوکسی‌پیریدینولین ادرار ایجاد می‌گردد. دزوکسی‌پیریدینولبین پل ارتباطی بین فیبریل‌های کلاژن است که با شکستن کلاژن به درون ادرار آزاد می‌شوند و یک شاخص بسیار اختصاصی برای خوردگی استخوان است که کاهش معنی‌دار این شاخص در مطالعه حاضر نشان می‌دهد که مصرف پروتئین سویا می‌تواند از شکسته شدن کلاژن که اصلی‌ترین پروتئین ماتریکس استخوان است، جلوگیری نماید(25).

غلظت سایر شاخص‌های سرمی متابولیسم استخوان در این مطالعه تغییر معنی‌داری نشان نداد. در اغلب مطالعاتی که در مورد اثرات ایزوفلاون‌ها روی شاخص‌های استخوانی در رت‌ها صورت گرفته است، ایزوفلاون‌ها سبب افزایش (26) یا عدم تغییر معنی‌دار (17،16) و حتی کاهش (27) شاخص‌های تشکیل استخوان و کاهش یا عدم تغییر (29،28) شاخص‌های خوردگی استخوان شده‌اند. بنابراین تغییرات مشاهده شده در تحقیق حاضر تناقضی با نتایج مطالعات دیگر ندارد و تفاوت‌های مختصری که در مقایسه نتایج حاصل از پژوهش‌های مختلف مشاهده می‌گردد احتمالاً بدلیل مواردی مثل حجم نمونه، مقدار دریافت ایزوفلاون‌ها، مدت زمان مداخله و یکسان نبودن گروه‌های مورد مطالعه می‌باشد.

در مجموع به نظر می‌رسد پروتئین سویا با افزایش شاخص‌های استخوان‌سازی و مهار شاخص‌های خوردگی استخوان در تغییر متابولیسم استخوان در جهت حفظ توده استخوانی به ویژه در افراد در معرض خطر می‌تواند مؤثر باشد. تحقیقات مختلف، دوز مورد نیاز برای بروز اثرات مثبت ایزوفلاون‌ها را بین mg90-70 در روز گزارش کرده‌اند. میزان توصیه شده سویا در این مطالعه g35 در روز است که حاوی mg98 ایزوفلاون می‌باشد این میزان با نتایج بدست آمده از دیگر مطالعات همخوانی دارد (31، 30). البته برخی گزارش‌ها نشان می‌دهند که دریافت مقدار کمتر ایزوفلاون‌ها به صورت عادت غذایی، در دراز مدت می‌تواند تاثیر مطلوبی روی بافت استخوان داشته باشد (32). بنابر‌ین مصرف پروتئین سویا که منبع با ارزشی از استروژن‌های گیاهی است، برای حفاظت از بافت استخوان به ویژه در جهت پیشگیری از پوکی استخوان توصیه می‌گردد.

تشکر و قدردانی

در پایان از پرسنل محترم آزمایشگاه وگروه استئوپروز مرکز تحقیقات غدد درون‌ریز و متابولیسم دانشگاه علوم پزشکی تهران، واحد سنجش تراکم استخوان بیمارستان شریعتی و جناب آقای دکتر بهرام ارجمندی از دانشگاه اکلاهمای آمریکا که انجام آزمایش‌های اندازه‌گیری ایزوفلاون‌های پروتئین سویا را متقبل شدند و کلیه افرادی که با شرکت خود در این طرح تحقیقاتی، ما را در به ثمر رساندن این مطالعه یاری نمودند، سپاسگزاری می‌گردد. لازم به ذکر است بودجه این طرح توسط مرکز تحقیقات غددو متابولیسم دانشگاه علوم پزشکی تهران تامین شده است.

  1. Barrett C.E. Epidemiology and the menopause: A global overview. Int J Fertil.1993;38:6-14.
  2. Arjmandi B.H., Alekel L., Hollis B.W., Amin D. Dietary soybean protein prevents bone loss in an ovariectomized rat model of osteoporosis .J Nut.1996; 126:161-7.
  3. Dempster D.W., Lindsay R.Pathogenesis of osteoporosis. Lancet.1996;341:797-801.
  4. Position statement of the north american meno-pause society. Management of postmenopausal osteoporosis. Menopause.2002;9:84-101.
  5. Scharbo D.M. Hormone replacement therapy. Nurse Pract.1996;21:1-13.
  6. Groeneveld F.P., Bareman F.P., Barensen R. Determinants of first prescription of hormone rep-lacement therapy.A follow up study among 1689 women aged 45-60 years. Maturitas.1994;20:81-9.
  7. Lignieres D.B. Hormone replacement therapy :clinical benefits and side-effects.Maturitas.1996; 23(suppl):S31-6.
  8. Johannes C.B., Crawford S.L., Posner J.G., Mckinlay S.M. Longitudinal patterns and correla-tes of hormone replacement therapy use in middle aged women. Am J Epidemiol.1994;140:439-52.
  9. Ross P.D., Norimatsu H., Davis J.W., Yano K., Wasnich R.D. A comparison of hip frcture incide-nce amonge native Japanese,Japanese Americans, and American Caucasians. Am J Epidemiol.1991; 133:801-9.
  10. Adiercreutz H., Mazur W. Phytoestrogens and Western diseases. Ann Med. 1997;29:95-120.
  11. Glazier M.G., Bowman M.A. A review of the evidence for the use of phytoestrogens as a replac-ement for traditional estrogen replacement thera-py. Arch Intern Med. 2001;161:1161-72.
  12. Love R.R., Barden H.S., Mazess R.B., Epstein S., Chappel R.J. Effects of tamoxifen on lumbar spine bone mineral density in postmenopausal women after 5 years. Arch Intern Med.1994;22: 2585-8.
  13. Messina M.J. Legumes and soybeans: Over-view of their nutritional profiles and health effects Am J Clin Nutr.1999;70(suppl):439s-50s.
  14. Wangen K.E., Duncan A.M., Merz-Demlow B.E. Effects of soy isoflavones on markers of bone turnover in premenopausal and postmeno-pausal women. J Clin Endocrinol Metab.2000;85: 3043-48.
  15. Kuiper G.G., Carisson B., Grandien K. Comp-arison of the ligand binding specifity and transc-ript tissue distribution of estrogen receptors alpha and beta. Endocrinology.1997;138:863-70.
  16. Arjmandi B.H., Getlinger M.J., Goyal N.V., Alekel l., Hasler C.M. Role of soy protein with normal or reduced isoflaonecontent in reversing bone loss induced by ovarian hormone deficiency in rats. Am J Clin Nutr.1998;68(suppl):1358s-63s.
  17. Arjmandi B.H., Birnbaum R., Goyal N.V., Getlinger M.J. Bone sparing effect of soy protein in ovarian hormone-deficient rats is related to its isoflavone content. Am J Clin Nutr.1998;68 (suppl):1364s-8s.
  18. Register T.C., Jayo M.J., Anthony M.S. Soy phytoestrogens do not prevent bone loss in post-menopausal monkeys. J Clin Endocrinol Metab. 2003;88:4362-70.
  19. Clarkson T.B., Anthony M.S., Morgan T.M. Inhibition of postmenopausal atherosclerosis. Pro-gression:a comparison of the effects of conjugated equine estrogens and soy phytoestrogens. J Clin Endocrinol Metab.2000; 86:41-47.
  20. Setchell K.D., Brown N.M., Lydeking-Olsen E. The clinical importance of the metabolite equol-a clue to the effectiveness of soy and its isoflavones. J Nutr.2002;132:3577-84.
  21. Arjmandi B., Khalil D.A., Smith B.J. Soy protein has a greater effect on bone in postmeno-pausalwomen not on hormon replacement therapy as evidenced by reducing bone resorption and urinary calcium excretion. J Clin Endocrinol Metab.2003;88:1048-54.
  22. Yamori Y., Moriguchi E.H., Teramoto T., Miura A. Soybean isoflavones reduce postmeno-pausal bone resorbtion in female Japanese immig-rants in Brazil: A ten week study. J Am Coll Nutr. 2002;21:560-63.
  23. Picherit C., Pelissero C.B., Chanteranne B., Lebecque P. Soybean isofavones dose-depend-ently reduce bone turnover but do not reverse established osteopenia in adult ovariectomized rats. J Nutr.2001;131:723-8.
  24. Uesugi T., Fukui Y., Yamori Y. Beneficial effects of soybean isoflavone supplementation on bone metabolism and serum lipids in postmenopa-usal Japanese women: a four week study .J Am Coll Nutr.2002;21:97-102.
  25. Watts N.B. Clinical utility of biochemical markers of bone remodeling. Clin.Chem.1999;45 (8 Pt 2):1359-68.
  26. Fanti P., Monier-Faugere M.C., Geng Z. The phytoestrogen genistein reduces bone loss in short term ovariectomized rats. Osteoporosis Int.1998; 8:274-81.
  27. Picherit C., Coxam V., Bennetau-Pelissero C., Kati-Coulibaly S. Daidzein is more efficient than genistein in preventing ovariectomy-induced bone loss in rats. J Nutr.2000;130:1675-81.
  28. Agnusdei D., Crepaldi G., Isaia G. A double blind, placibo controlled trial of ipriflavone for prevention of postmenopausal spinal bone loss. Calcif Tissue Int.1997;61:142-7.
  29. Gennari C., Agnusdei D., Crepaldi G. Effect of ipriflavone-a synthetic derivative of natural isoflavones-on bonemass loss in the early years after menopause. Menopause.1998;5:9-15.
  30. Potter S.M., Baum J.A., Teng H., Stillman R.J. Soy protein and isoflavone:their effects on blood lipids and bone density in postmenopausal women.Am J Clin Nutr.1998;68(suppl 6):1375s-79s.
  31. Alekel D.L., Germain A.S., Peterson C.T., Hanson K.B. Isoflavone-rich soy protein isolate attenuates bone loss in the lumbar spine of perimenopusal women. Am J Clin Nutr.2000;72: 844-52.
  32. Barnes S., Phytoestrogens and osteoporosis-What is a safe dose?. Br J Nutr. 2003;39:S101-S108.
Journal of Reproduction & Infertility
Volume 6, Issue 1
Winter 2005
Pages 62-68