J.V. Torregrosa Barcelona Participación de la Osteoprotegerina (OPG/RANKL/RANK) en el remodelado oseo y calcificaciones vasculares en enfermos renales J.V. Torregrosa Barcelona

Remodelado óseo 3 semanas 3 meses reposo reabsorción reversa formación células revestimiento células revestimiento osteoblastos osteoclastos reposo reabsorción reversa formación mineralización

Remodelado óseo Los osteoclastos eliminan la matriz ósea y crean una cavidad ósea Los osteoblastos acuden y rellenan la cavidad formando hueso nuevo

Lineas celulares OSTEOCLASTO OSTEOBLASTO Estudios in vivo e in vitro indicaron necesaria la presencia de cels estromales/OB para que se produjera la activación y diferenciación de los OC Se observó que los OB producían un factor local que inducía la diferenciación de los OC Inicialmente este factor se denominó ODF (“ osteoclast differentiation factor”), también llamado SOFA (“stromal osteoclast forming activity”).

Identificación de la osteoprotegerina Identificación de nuevo miembro de la familia del receptor del TNF. Ratones transgénicos con sobrexpresión de esta proteína osteopetrosis Simonet WS et al. Cell 1997

Descubrimiento de la osteoprotegerina En co-cultivo la OPG producía una disminución de OC dosis-dependiente. La administración del OPG en el ratón producía un aumento de la masa ósea y prevenía su pérdida tras ooforectomía. Por su capacidad de “proteger el hueso” se denominó “OSTEOPROTEGERINA”

Identificación de la osteoprotegerina La inactivación de la OPG en el ratón confirma que la función de la OPG es bloquear la formación OC y la reabsorción ósea: los ratones OPG -/- presentan OC, de masa ósea y fracturas. Mueren por severas anomalías esqueléticas y CALCIFICACIONES VASCULARES. Bucay N et al. Genes Dev 1998

Identificación del RANKL y RANK Ratones RANKL -/- tienen una osteopetrosis con ausencia total de OC. Tratamiento con RANKL produce hipercalcemia y una marcada pérdida ósea. Todos estos efectos pueden bloquearse con la administración de OPG RANKL -/- OSTEOPETROSIS Tratamiento con RANKL OSTEOPOROSIS

Mecanismo molecular de regulación del remodelado óseo

Mecanismo molecular de regulación del remodelado óseo

Mecanismo molecular de regulación del remodelado óseo M-CSF proliferación y diferenciación Precursores osteoclastos RANK + ACTIVACION Osteoclastos activados RANKL - INHIBICION RANKL Cél. estromal osteoblasto OPG RANKL RANK + DIFERENCIACION - INHIBICION RANKL OPG

Factores reguladores de la osteoprotegerina Los estudios experimentales con fenotipos opuestos permiten analizar el efecto estimulador o inhibidor sobre la OPG o RANKL de varios mediadores ( hormonas, factores de crecimiento y citocinas) sobre la osteoclatogénesis Los fenotipos que sobrexpresan la OPG o tienen una delección del RANKL OSTEOPETROSIS Los fenotipos que sobrexpresan RANKL o tienen una delección de la OPG OSTEOPOROSIS

Factores reguladores de la osteoprotegerina Reguladores que estimulan la diferenciación osteoclástica a través del RANKL, inhiben de forma simultánea la OPG Algunos reguladores: Calcitriol, PTH, PGE2, IL-1 La osteoclastogénesis requiere un balance entre la producción de RANKL y OPG “TEORIA DE LA CONVERGENCIA” La relación final entre RANKL/OPG será la que determine la diferenciación, activación y apoptosis osteoclástica

Factores reguladores de la osteoprotegerina (in vitro) OPG RANKL Calcitriol Aumenta PTH Disminuye Anticalcineurínicos Esteroides

Células que expresan OPG Expresión OPG RNAm en tejidos embrionarios: Ratón Humano Expresión OPG alta: Cartílago óseo Arterias Tracto digestivo

Células que expresan OPG y/o RANKL Prolonga la supervivencia y la capacidad inmunoestimuladora de las células dendríticas Célula T activada RANKL Célula endotelial RANKL Prolonga la supervivencia de las cél. Endoteliales (efecto aniapoptótico) OPG Cél. Músculo liso RANKL OPG El RANKL procedente de las otras lineas celulares es funcionalmente activo y capaz de activar los osteoclastos

Determinación de la osteoprotegerina Existen tres formas circulantes de Osteoprotegerina: - monomérica (en mayor porcentaje) - homodimérica (la forma activa) - ligada ala RANKL

Osteoprotegerina Correlación entre la relación RANKL/OPG (expresada en RNAm del tejido óseo) y parámetros histomorfométricos de formación y reabsorción ósea El aumento de la relación RANKL/OPG en las cels sinoviales de pacientes con artritis reumatoide se asocia a aumento de la osteoclastogénesis Fazzalari Nl et al. J Bone Miner Res 2001

Osteoprotegerina Determinación OPG en 242 individuos de 23-90 años, y su relación con la edad, sexo, DMO y el remodelado óseo ( PIR, DPIR, BGP, BAP). Yano K et al. J Bone Miner Res 1999

Osteoprotegerina Correlación positiva entre la OPG sérica y la fosfatasa alcalina ósea, PIR y DPIR La concentración sérica de OPG era más alta en las pacientes con osteoporosis OPG/OCIF (ng/ml) P < 0.0001 r= 0.374 p=0.0008 r= 0.457 p=0.0001 r= 0.397 p=0.0005 Normal Osteopenia Osteoporosis Yano K et al. J Bone Miner Res 1999

Osteoprotegerina Otros estudios han mostrado resultados contradictorios en la relación OPG – remodelado óseo: DPIR (nM/mM cret) OPG-P1 OPG-P2 OPG-P3 Szulc P et al. J Clin Endocrinol Metab 2001 < 39 pg/ml > 68 pg/ml

Osteoprotegerina OPG y su relación con la DMO, fracturas, AVC, mortalidad y factores de riesgo cardiovascular OPG con la edad OPG en diabéticos OPG en pacientes en THS OPG se asoció con aumento del riesgo de muerte cardiovascular No relación entre OPG y DMO Relación inversa entre OPG y osteocalcina Browner WS et al. J Clin Endocrinol Metab 2001

Osteoprotegerina Valores séricos de OPG en pacientes con cáncer de próstata, con y sin metástasis y con pacientes con hiperplasia de próstata. OPG / fosfatasa alcalina ósea / NTX. Jung K et al Clin Chem 2001

OPG: Hiperparatiroidismo primario Expresión de RANKL y OPG en biopsias óseas de pacientes con HPT primario antes y después de PTx Expresión RANKL Expresión OPG p=ns RANKL/OPG p=ns p< 0.05 Antes Después Antes Después El índice RANKL/OPG se relacionó con parámetros histomorfométicos de formación ósea al año Stilgren LS, Bone 2004

OPG: uso continuo o intermitente de la PTH Curva dosis-respuesta de OPG y RANKL a la infusión continua de PTH Curso temporal del efecto de la PTH, en inyección única, sobre la OPG y RANKL 120 140 OPG 100 120 RANKL 80 100 % del valor máximo 60 80 % del valor máximo 40 60 20 40 OPG RANKL 20 Sham 0.0 0.01 0.1 1.0 2.0 5.0 10 1 3 6 24 PX+PTH (mg/100 gm/6hr) Tiempo después de administrar la PTH (horas) [8 mg/100 gm, SC] Ma et al Endocrinology 2001

OPG: Insuficiencia renal crónica Valores de OPG y su relación con la PTH y los marcadores del remodelado óseo (FAO, CTX) en 44 pacientes en HD OPG (pg/ml) OPG (pg/ml) p=0.068 p<0.0001 Control IRC IRC-PTH baja IRC-PTH alta < 200 pg/ml > 200 pg/ml No relación entre OPG y marcadores del remodelado óseo Avbersek-Luznik I, Clin Chem Lab Med 2002

OPG: Insuficiencia renal crónica Valores de OPG y su relación con la PTH, 25-OH2D, marcadores del remodelado óseo (FAO, BGP) y análisis histomorfométrico de biopsias óseas en 39 pacientes en HD OPG (pg/ml) DIAGNOSTICO HISTOLOGICO: 12 Hiperparatiroidismo (HPT) 17 Enfermedad mixta (EM) 8 Enfermedad ósea adinámica (EOA) 2 Osteomalacia (OM) Control IRC Coen G, Nephrol Dial Transplant 2002

OPG: Insuficiencia renal crónica OPG (pg/ml) OPG (pg/ml) p< 0.05 HPT EM EOA HPT+EM EOA PTH > 300 PTH < 300 Coen G, Nephrol Dial Transplant 2002

OPG: Insuficiencia renal crónica Coen G, Nephrol Dial Transplant 2002

OPG: Insuficiencia renal crónica OPG y RANK-L en célula muscular lisa vascular y osteoblastos incubados con suero normal humano y urémico p=ns p< 0.01 p< 0.001 P= 0.03 Moe SM et al. Kidney Int 2005

Osteoprotegerina en el trasplante renal Valores de OPG antes y después del trasplante renal OPG (ng/ml) Pre-Tx 2 14 28 Días después del trasplante Sato T et al. Am J Kidney Dis 2001

Osteoprotegerina en el Trasplante renal 19 receptores injerto renal (basal y 15-20 meses post-TR) p<0.001 Moe SM et al. Kidney Int 2005

Osteoprotegerina en el Trasplante renal Osteoprotegerina (OPG) y Glucocorticoides: Hofbauer LC, et al. Endocrinology 1999;140:4382 Inhibicion OPG mRNA con admnistración dexametasona en diferentes lineas celulares de osteoblastos humanos Hofbauer LC, et al. Endocrinology 1999

Osteoprotegerina en el Trasplante renal Osteoprotegerina (OPG) y Glucocorticoides: Dosis respuesta (A) y tiempo (B) sobre la expresión de OPG mRNA tras administración de dexametasona Hofbauer LC, et al. Endocrinology 1999

Osteoprotegerina en el Trasplante renal Osteoprotegerina (OPG) y CsA,Tacrolimus,Rapamicina: Regulation of OPG and RANKL mRNA levels in a human marrow stromal cell line Hofbauer LC, et al. Biochem Biophys Research Com 2001

Osteoprotegerina en el Trasplante renal Osteoprotegerina (OPG) y CsA,Tacrolimus,Rapamicina: Hofbauer LC, et al. Biochem Biophys Research Com 2001

Posibilidades terapéuticas El tratamiento con OPG disminuye la reabsorción ósea en mujeres posmenopáusicas NTX Bekker PJ et al. J Bone Miner Res 2001

Posibilidades terapéuticas El tratamiento con AMG 162 (Ac monoclonal contra RANKL) en mujeres posmenopáusicas disminuye el remodelado óseo Bekker PJ et al. J Bone Miner Res 2004

Posibilidades terapéuticas Pamidronato y Zoledronato estimulan mRNA y secreción OPG en osteoblastos humanos Vierek V, et al Biochem Biophys Research Commun 2002

Posibilidades terapéuticas Maxacalcitol reduce los valores séricos de OPG (50 pacientes en HD) Kazama JJ, et al. Clin Nephrol 2005

Posibilidades terapéuticas Atorvastatina estimula mRNA y secreción de OPG en osteoblastos humanos Dosis dependiente Tiempo dependiente Vierek V, et al. J Cell Biochem 2005

Osteoprotegerina en la enfermedad vascular 522 varones a los que practican coronariografía para estudio de enf. vascular OPG (pmol/l) *p<0.001 *p<0.005 *p<0.05 Control 1 vaso 2 vasos 3 vasos Enfermedad coronaria Schoppet M et al. JCEM 2003

Osteoprotegerina en la enfermedad vascular 67 pacientes con patologia vascular periférica a los que practican angiografia (iliaca primitiva, externa,femoral superficial,poplitea,tibial anterior,peronea, tibial posterior) Ziegler S et al. Atherosclerosis 2005

Osteoprotegerina en la patologia vascular Modelo hipotético implicación OPG en calcificación vascular LUZ VASCULAR INTIMA OPG OPG MEDIA Apoptosis TRIAL Calcificación ADVENTICIA

Osteoprotegerina en la patologia vascular OPG TRIAL Calcif. neointima Calcif. media Schoppet M, et al. J Clin Endocrin Metab 2004

Resumen El sistema OPG / RANKL / RANK ha contribuido significativamente al entendimiento de la biologia osea

Resumen Limitaciones La concentración sérica de OPG y RANKL puede no reflejar su actividad local en hueso (puede proceder de otras fuentes) Falta de sensibilidad de los tests (Valores séricos inferiores a 1 pmol/L) La mayoria de RANKL se encuentra unido a la célula y no es detectable en la circulación

Resumen Limitaciones Factores que pueden influir en la variabilidad de las determinaciones: ritmo circadiano, almacenamiento de las muestras y método de recolección. Otros factores que pueden influir en la variabilidad: edad, sexo y comorbilidad. Especificidad de los métodos determinación OPG: determinamos monómero

Resumen Limitaciones Resultados dispares en la respuesta a tratamiento (bifosfonatos): dependen del momento de la determinación Muchos estudios han sido retrospectivos Se desconoce con certeza el método de aclaramiento de OPG desde la circulación

Ninguna ciencia, en cuanto a ciencia, engaña; el engaño está en quien no la sabe

Ninguna ciencia, en cuanto a ciencia, engaña; el engaño está en quien no la sabe

Multiplicate por cero, …….tio