ARTÍCULO
OSTEOCLASTOGÉNESIS Y ENFERMEDADES ÓSEAS OSTEOCLASTOGENESIS AND BONE DISEASES JOSE FERNANDO MIKÁN V., Biólogo, Ph.D.a Y WILLIAM DARÍO OLIVEROS A., M.D.a* a Grupo de Biotectonología en Salud, Facultad de Medicina, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá, Colombia. * Correspondencia: william.oliveros@gmail.com. Dirección postal. Laboratorio de Investigaciones, Facultad de Medicina, Universidad Militar Nueva Granada, Tr. 3 Nº 49-00, Bogotá, Colombia, Tel. 6409420 Ext.105. Los osteoclastos son células especializadas cuya actividad biológica es, conjuntamente con la de los osteoblastos, la homeostasis del tejido óseo. En el proceso de inducción y de maduración de los osteoclastos u osteoclastogénesis, el factor estimulante de colonias de macrófago (CSF-1), el receptor asociado a la activación del factor nuclear kappa-beta (RANK) y su ligando (RANKL), y la osteprotegerina (OPG), desempeñan un papel importante a partir de células provenientes de la línea granulocito macrófago. La osteoclastogénesis involucra por lo menos 24 genes a través del eje RANK/RANKL/OPG, cuya expresión diferencial regula la resorción y la densidad ósea. La señalización desde el receptor de membrana RANK hasta las proteínas que se unen a promotores de genes específicos de linaje osteoclástico (TRAP, CATK, integrina β3, entre otros), se realiza a través de por lo menos cinco vías de señalización diferentes mediadas por proteínas quinasas, siendo la del factor nuclear NF-κΒ la más estudiada. La señalización entre el receptor y los factores trascripcionales involucra la proteína adaptadora citoplásmica TRAF-6. En algunos de los mensajeros secundarios se han identificado mecanismos epigéneticos y varios niveles de control, que comparten moléculas mediadoras para la respuesta a hormonas y a citoquinas involucradas en el control de la densidad ósea y de la homeostasis de calcio. Sin embargo, no se ha llegado a una compresión detallada de los procesos de regulación osteoclástica. El entendimiento de la vía del RANK y de las vías anexas permitirá aproximaciones integrales para el manejo más adecuado de la osteoporosis y otras patologías, contribuyendo a resolver problemas médicos asociados a enfermedades degenerativas osteomusculares o metabólicas. El hecho de que mutaciones en los genes para RANK y para OPG causen enfermedades graves en el sistema óseo sugiere que la inhibición de la señalización mediada por RANKL podría ser una estrategia terapéutica para el tratamiento de enfermedades en las que la resorción excesiva o el remodelado óseo prevalecen, abriendo posibilidades de establecer líneas de investigación en los campos de terapia génica y farmacogenética. ]]>
Recibido: Mayo 24 de 2007. Aceptado: Junio 19 de 2007.
Resumen
Abstract
Osteoclasts are specialised cells that work together with osteoblast to keep bone homeostasis. The molecules macrophage colony stimulating factor (CSF-1) and receptor-associate to the nuclear kappa-beta ligand (RANKL) play a key role in the induction and development of osteoclast (osteoclastogenesis) from granulocyte-macrophage cells. Osteoclastogenesis involve at least 24 genes on the patway RANK/RANKL/OPG, which differential expression regulates resorption and bone density. Signalling from the membrane receptor RANK to the proteins that activate specific osteoclast lineage genes (e.g. TRAP, CATK, integrin β3, among others), is made through five protein-kinase cascades, all of them belonging to the cytoplasmic protein TRAF-6 pathway and being the nuclear factor NF-κΒ the most important one. Some epigenetic factors, molecules that mediate response to hormones and cytokines that are involved in the control of bone density and homeostasis have been identified as intracellular signaling peptides of the osteoclast pathway. However a detailed comprehension of the osteoclast regulation has not been achieved. The understanding of the RANK pathway and those related to it, will enable the proposal of better and more integral approximations to handle osteoporosis and other pathologies, so that it would contribute to solve musculoskeletal or metabolic degenerative diseases. The fact that mutations on the RANK and OPG genes cause severe illness on the human bone tissue suggest that the inhibition of the RANK pathway could be a therapeutic approach as treatment for diseases where excessive resorption or bone remodeling prevail, which could open new possibilities for research groups in the fields of genetic therapy and pharmacogenetics aiming for products that could impact a big population and a growing market.
Key words: osteoclast, receptor activator of nuclear factor-kappa beta (RANK), receptor activator of nuclear factor kappa beta ligand (RANKL), osteoprotegerin (OPG), macrophage colony-stimulating factor (CSF-1).
Introducción
Los osteoclastos son células gigantes especializadas en la resorción ósea, derivadas de la línea hematopoyética monocito-macrófago, que al estar formadas por agregación de células comprometidas, se visualizan al microscopio como células de tres o más núcleos. Se caracterizan por su mayor tamaño comparado con otras células óseas y por presentar una reacción positiva a la fosfatasa ácida resistente a tartrato (TRAP). Esta característica bioquímica está dada por la capacidad que tienen de crear medios ácidos sobre la superficie a la que se adhieren, en donde liberan enzimas hidrolíticas capaces de degradar tejido calcificado (1). En conjunto con los osteoblastos, los osteoclastos se encargan de mantener la homeostasis de iones fosfato y de calcio, al precipitar (osteoblastos) o liberar (osteoclastos) al medio extracelular los componentes de la matriz ósea.
Células stem y osteoclastogénesis
Las células stem se caracterizan por su capacidad de auto renovación y de diferenciación a varios linajes celulares. Los avances en el aislamiento y en el cultivo de células stem embrionarias logrados desde comienzos de los años 80 abrieron la posibilidad de realizar manipulación clonal y de obtener líneas celulares deseadas como parte de protocolos terapéuticos, hechos que desencadenaron una revolución en los campos de la biología celular, la ingeniería tisular y la terapia génica. Como desde hace varios años se viene cuestionando el uso de las investigaciones con estas células, la tendencia actual es la de trabajar con líneas celulares adultas (2-5), dadas las implicaciones éticas, políticas y religiosas de la experimentación con embriones. Las células stem de adulto (ASCs) se pueden obtener de diversas fuentes con relativa facilidad (médula ósea, sangre de cordón umbilical, sangre periférica y otros órganos) y experimentalmente está demostrada su gran plasticidad, al ser capaces de generar todos los tipos celulares especializados (6). Una vez aisladas, las ASCs se pueden transformar e incrementar en cultivo y con el fin de regenerar células, o tejidos, o ambos, también es posible inducir su diferenciación, lo que tiene aplicación en el tratamiento de patologías con deficiencias en tipos celulares específicos (7), o también en la corrección de mutaciones puntuales (8;9), convirtiéndose de esta manera en una herramienta terapéutica de gran potencial.
Experimentos con diversos órganos comprobaron la existencia de precursores de líneas celulares derivadas de las tres capas germinales, existiendo discusión entre los grupos de investigación respecto a si las células precursoras de una capa germinal tienen o no la capacidad de dar origen a líneas celulares de otra capa (por ejemplo, si las células precursoras de tejidos derivados de mesodermo pueden dar origen a precursores de tejidos derivados de ectodermo). Sin embargo, el grupo de Verfaillie y cols. demostró que tal plasticidad es posible (10) .
Las células de resorción ósea, como células originadas en el mesodermo, pueden provenir de los linajes hematopoyético o mesenquimal, siendo posible su diferenciación a partir de células de medula ósea y aun, de células mononucleares de sangre periférica, quienes tienen la capacidad de servir como progenitores del linaje osteoclástico (11). Los modelos mas ampliamente aceptados en la literatura coinciden en que se requiere un precursor inicial pluripotencial, el cual debe pasar por mínimo cuatro estadios previos, antes de convertirse en un osteoclasto enzimáticamente activo. En tal sentido, la célula stem pluripotencial estimulada por el factor de crecimiento unidad formadora de colonia granulocito-monocito (CFU-GM), se compromete con un linaje que es común para macrófagos y osteoclastos y al hacerlo con el factor estimulante de colonias macrófago-1 (CSF-1) se decide por el linaje osteoclástico, diferenciándose hacia preosteoclasto. De aquí en adelante se requiere la estimulación continua del CSF-M para alcanzar un estadio maduro, el cual se completa solamente, en presencia del ligando del receptor asociado al factor nuclear kappa beta (RANKL). Un estadio intermedio entre preosteoclasto y osteoclasto multinucleado no activado se produce por fusión de células, formándose conglomerados multinucleados que expresan por primera vez marcadores específicos de osteoclasto; el proceso continúa hacia la maduración de la célula requiriendo tanto de RANKL como de CSF-M (12-14). ]]>
OsteoclastogénesisEl proceso de maduración de un osteoclasto a partir de células precursoras monocito-macrófago ocurre en la superficie ósea, o muy cerca de ella. Takahashi y cols. (1988) fueron los primeros en conseguir el desarrollo de osteoclastos en múridos, al co-cultivar células del bazo o de la médula ósea conjuntamente con células estromales. En estudios complementarios se demostró que el contacto cercano entre células estromales y los progenitores en médula o bazo era esencial para la osteoclastogénesis, sugiriendo que factores derivados del estroma estimulaban este proceso. En la actualidad se sabe que este sistema permitió la producción de dos factores hematopoyéticos que son necesarios y suficientes para la osteoclastogénesis: el CSF-1 y la citoquina relacionada con el factor de necrosis tumoral (TNF) denominada RANKL, la cual activa un receptor en la membrana de la célula precursora (denominado RANK). Tanto CSF-1 como RANKL son necesarios para inducir la expresión de genes, incluyendo aquellos que codifican para moléculas que caracterizan el linaje osteoclástico, como la fosfatasa ácida resistente al tartrato (TRAP), la catepsina K (CATK), el receptor de calcitonina y la integrina β3, todos ellos expresados en osteoclastos maduros (15-17).
El osteoclasto inicia el proceso de resorción ósea al polarizarse en respuesta a la activación del RANK por su ligando (14,18). Tal activación inicia cambios estructurales internos en la célula, tales como la reestructuración del cito esqueleto actínico y la formación de una unión de sellado fuerte entre la superficie ósea y su membrana basal (sealing zone), rodeando un espacio libre entre la membrana celular y la superficie ósea. Esta "vacuola" externa se acidifica posteriormente por la salida de los iones de hidrógeno que se generan por un complejo de ATPasa (ATP6i) (19,20), sumándose a ello la extrusión de enzimas líticas como el TRAP y pro-CATK, en un pozo de resorción denominado lagunas de Howship. Durante el proceso de erosión del hueso, los productos de degradación como pépticos de colágeno, calcio soluble y fosfato, son procesados en parte por el osteoclasto, para liberarse luego a la circulación.
Basados en los estudios de mutaciones naturales e inducidas, tanto en roedores como en humanos, se ha propuesto que por lo menos 24 genes están involucrados en la regulación positiva y negativa de la osteoclastogénesis y en la activación osteoclástica (21). La alteración de algunos de estos genes bloquea el desarrollo, o la función, o ambos, en los osteoclastos maduros, generando niveles anormales de hueso y de cartílago mineralizado, condición denominada osteopetrosis. Ya están descritos los productos génicos de los modelos mas conocidos de osteopetrosis, tales como: el factor de trascripción mi (microphthalmic), el factor de crecimiento tl (toothless) y la ATPasa oc (osteosclerotic) (22-25). Por el contrario, la alteración puntual de genes que codifican para SHIP (homólogo de dominio 2 de la tirosin quinasa Src) y el osteoprotegerin (OPG) causan incremento de la osteoclastogénesis, o en su activación in vitro e in vivo, o en ambas, ocasionando osteopenia (26,27). Estos genes ejercen sus efectos en varios estadios del desarrollo y la activación del osteoclasto y algunos incluso, actúan durante el desarrollo de las células precursoras (como por ejemplo csf-1). Otros genes median la habilidad de las células precursoras para llevar a cabo la diferenciación, por ejemplo rank, fos y rel, o la adherencia y la función erosiva de los osteoclastos maduros (src y catk) (21,26-28). Se requiere de más estudios para definir los mecanismos funcionales del osteoclasto y sus redes de regulación, de manera que esta información resulte en un control más efectivo de la resorción ósea a nivel molecular.
El eje regulador del RANK/RANKL/OPG.
Para estudiar los efectos de factores solubles en la osteclastogénesis se vienen utilizando sistemas de co-cultivo de células estromales y de médula ósea con los que se demostró in vitro que la osteoprogeterin (OPG), una proteína soluble relacionada con la familia del receptor para el factor de necrosis tumoral (TNFR), tiene la capacidad de bloquear la formación de osteoclastos in vitro y la resorción ósea in vivo. También hay evidencia según la cual OPG regula la densidad y la masa ósea (13,29,30) y que su administración sistémica puede bloquear la resorción patológica (31). Se encontró igualmente que RANKL se puede unir indistintamente con OPG o con RANK, debido a la similitud en los sitios de unión, lo que tiene como consecuencia que la actividad biológica de RANKL (inducción y proliferación osteoclástica) se disminuye por efecto de su unión con el competidor soluble OPG (27,32). La activación de RANK se requiere para la diferenciación a osteoclastos a partir de precursores hematopoyéticos y para la resorción ósea y la regulación del calcio y su homeostasis (33) y el hecho que los ratones RANK -/- o de RANKL -/- tengan el mismo fenotipo, sugiere el papel esencial en la remodelación ósea del par receptor-ligando (34,35).
El polipéptido RANKL es una proteína de transmembrana tipo II ubicada en la superficie de los osteoblastos y liberada por proteólisis para convertirse en un ligando soluble (34). Los factores y hormonas que estimulan la resorción ósea in vivo inducen la expresión de RANKL en células del estroma osteogénico(36,37). La expresión del RANKL por parte de los osteoblastos retroalimenta el remodelado óseo, al estimular la resorción ósea por osteoclastos cercanos, quienes a su vez, en un proceso denominado "coupling"(38), estimulan la síntesis ósea por parte de los osteoblastos adyacentes. Por otra parte, el OPG (competidor de RANKL) también es producido por los osteoblastos en respuesta a agentes anabolizantes tales como estrógenos, proteínas morfogenéticas relacionadas al hueso (BMPs) y factor de crecimiento transformante beta (TGF-β)(39). La expresión exagerada de OPG bloquea la producción de osteoclastos, lo que -en ratones- lleva a osteopetrosis, mientras que su deleción resulta en un incremento en la remodelación y posteriormente en osteoporosis (40). Se puede deducir que la expresión de RANKL y de OPG se coordina para regular la resorción y densidad ósea, controlando así el estado de activación del RANK en osteoclastos.
Respuesta al RANKL en osteoclastos.
La unión del RANKL a su receptor desencadena una respuesta en los factores asociados a los receptores de la superfamilia del factor de necrosis tumoral (TRAF), que funcionan como adaptadores de la señal. Entre ellos está TRAF-6, que funciona como un dispositivo en el montaje de proteínas de señalización del osteoclasto, dirigiendo la expresión de genes específicos (18); al activarse RANK, TRAF-6 adapta la señal y activa factores citoplasmáticos que llevan la información hacia el núcleo. Tal como se muestra en la (figura 1, al menos cinco vías de señalización diferentes, mediadas por proteínas quinasas, se inducen durante la osteoclastogénesis y la activación del osteoclasto, estando descritos en la literatura los intermediarios de la mayoría de estas cinco cascadas (41-44).
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Entre las vías de señalización mencionadas, la más importante es la que activa el factor de trascripción NF-κΒ, perteneciente a una familia de factores de trascripción diméricos que reconocen una secuencia común en el ADN denominado sitio κΒ. En los mamíferos hay descritas cinco proteínas NF-κΒ: Rel (cRel), RelA (p65), RelB, NF-κΒ1 (p50) y NF-κΒ2 (p52, obtenido de una proteína precursora p100). Estas proteínas se encuentran en el citoplasma en forma inactiva y al activarse, sea por la vía clásica o por la vía alternativa y debido a la acción de diferentes proteínas, entre ellas RANKL, se traslocan hacia el núcleo (45). La vía clásica, que se inicia al estimular un grupo de receptores entre los que se encuentra RANK, es modulada por TRAF-6, que a su vez activa en el citoplasma un complejo trimérico que contiene un modulador esencial NF-κΒ (NEMO) y dos subtipos inhibidores de quinasa del NF-κΒ, el IKK_α y el IKκΒ ((figura 1-1a). El IKκΒ media la fosforilación de un inhibidor κΒ (IκΒ) permitiendo el trasporte al núcleo de las proteínas p50 y RelA. Al parecer, p50 reconoce el sitio de unión al ADN y Rel tiene los dominios de activación trascripcionales (46,47). La importancia de esta vía se demuestra en modelos en los que su bloqueo produce una inhibición eficaz de la osteoclastogénesis in vitro y una disminución de la destrucción ósea por inflamación in vivo (48). Por otra parte, la vía alternativa o no clásica ((figura 1-1b) involucra la activación de quinasas que inducen NF-κΒ (NIK) activando IKKα, quien induce la proteólisis de p100 produciéndose p52, el cual se une con RelB para formar un heterodímero que se trasloca al núcleo (49,50).
En los últimos años se describió un nuevo factor de trascripción nuclear denominado factor nuclear de células T activadas c 1 (NFATc1), inducido inicialmente por NF-κΒ y que utiliza una vía de señalización diferente a las mencionadas. Como se muestra en la (figura 2, TRAF-6 sigue siendo en esta vía una proteína moduladora de la activación de RANK, que resulta en la activación de NF-κΒ. En un proceso dependiente de calcio-calmodulina, NF-κΒ se desplaza al núcleo, en donde activa el factor transcipcional NFATc1, que a su vez cuenta con NFATc1, un promotor nuclear propio. Este último, en cooperación con otros factores de trascripción relacionados, induce genes específicos que determinan el fenotipo osteoclástico: TRAP, receptores de calcitonina, catepsina k, receptor asociado a osteoclasto (OSCAR) e integrina β3 (51-53). Para que NFATc1 se una al ADN parece que se requiere de la presencia de componentes de la familia del complejo AP-1 (como Fos y Jun) y de mecanismos epigenéticos aún no definidos (54). También se encontró que para promover la expresión de catepsina K y de OSCAR, el NFATc1 coopera con el complejo PU.1 y con MITF (factor de trascripción activado por el M-CSF) (55,56). Finalmente, NFATc1 forma un complejo trascripcional que contiene AP-1, PU.1 y MITF para la inducción eficiente de genes específicos en el osteoclasto (57).
Existen varios niveles de control en la vía de señalización de RANK, los cuales controlan positiva o negativamente su activación. De un lado, la estimulación de los receptores de superficie para IL-1, factor estimulante de colonias macrófago (CSF-1), TNF-α, prostaglandina E2 (PGE2) y TGF-β, potencian la osteoclastogénesis in vitro y pueden estimular la resorción ósea in vivo (58-62) y del otro, la activación de los receptores de IL-1 (IL1-R) y de TNF (TNFR1), al compartir el mismo mensajero secundario (TRAF6), podría tener un efecto sinérgico en la activación mediada por RANK (18,63). Por su parte, la activación del receptor CSF-1, o del receptor del TGF-β, o de ambos, aumenta la actividad de RANK en la superficie celular, incrementando de ese modo la actividad de RANKL (64).
También hay evidencia de mecanismos de retroalimentación que apagan la vía de señalización de RANK. La inducción de la osteoclastogénesis por RANKL por ejemplo, induce la producción de interferón-β, el cual actúa de manera autocrina para regular negativamente la expresión de c-Fos (Factor de trascripción, componente del complejo AP-1) (54). De igual forma la IL-4 regula negativamente la osteoclastogénesis, por medio de STAT (signal transducer and activator of trascription) (65) y la unión de calcitonina a su receptor, conlleva a la represión de la activación osteoclástica, razón por la cual se utiliza como terapia, así el mecanismo molecular subyacente se desconozca (66).
Control hormonal de la resorción ósea
Al inducir la expresión del RANKL, ciertas hormonas y citoquinas también pueden influenciar la densidad ósea y la homeostasis del calcio: se sabe que la mayoría, si no todas las hormonas calcio trópicas y citoquinas preresortivas estimulan la expresión del ARN mensajero de RANKLm, o de OPG, en líneas celulares de osteoblastos y en cultivos celulares primarios (67,68). OPG puede inhibir la formación de osteoclastos y la resorción ósea inducida por el tratamiento con factores calcio trópicos, indicando que la vía de señalización del RANK en osteoclastos integra diversas señales humorales, reguladoras de la resorción ósea y de la hemostasis del calcio. Consistente con esta hipótesis, los ratones deficientes de RANK son resistentes a la resorción ósea inducida por TNF-β, IL-1a, 1,25 (OH)2, vitamina D3 y hormona paratifoidea, los cuales, como inductores del incremento en la resorción ósea e hipercalcemia, son los factores calcio trópicos mas importantes (69-71). Las células T también son fuente importante de RANKL en el hueso y experimentos in vitro e in vivo demuestran que la activación de células T conlleva al incremento en osteoclastogénesis y resorción ósea (48,72), sugiriendo que los estados inflamatorios agudos y crónicos, al igual que ciertas leucemias, contribuyen con perdida patológica de masa ósea.
Los factores humorales que disminuyen la resorción ósea e incrementan su densidad, tienen un efecto opuesto sobre osteoblastos y osteoclastos. Los estrógenos, por ejemplo, suprimen la diferenciación mediada por el RANKL en los osteoclastos y activan la formación ósea al estimular los osteoblastos(73). Recientemente se demostró en animales que la trombopoyetina, reguladora de los niveles de plaquetas, induce la expresión de OPG, produciendo un incremento anormal en la densidad ósea (74). En términos generales se puede afirmar que al suprimirse la población de osteoclastos se estimula la de los osteoblastos, fenómeno que se explica por eventos generados por grupos celulares específicos, productores de sustancias que actúan de manera tanto endocrina como paracrina. Por ejemplo, las células T, los osteoblastos, las células dendríticas y las células estromales de la médula ósea, al producir RANKL modulan los índices de recambio óseo y por consiguiente, la liberación de calcio y la densidad ósea. ]]>
Aplicaciones clínicasCon el aumento en los índices de desarrollo la población alcanza actualmente mayores expectativas de vida, que repercuten en el aumento de enfermedades degenerativas. La enfermedad más representativa de estas es la osteoporosis, factor de riesgo bien establecido para fracturas vertebrales y de cadera, que generan incapacidad y por lo tanto, elevados costos para los diferentes sistemas de salud.
A pesar de que existen tratamientos para la osteoporosis, en la búsqueda de una terapéutica más integral aun hay caminos por recorrer. Con excepción del péptido relacionado a la hormona paratiroidea (Forteo), aprobado para mujeres post climatéricas por la FDA en el 2002, los tratamientos actuales solo retardan la pérdida de densidad mineral ósea. Estos compuestos apuntan a la resorción ósea mediada por osteoclastos, e incluyen estrógenos, bifosfonatos y moduladores selectivos de receptor estrógenos (SERMs). Los laboratorios farmacéuticos están trabajando en el desarrollo de nuevos SERMs de mejor eficacia y perfil seguro, en bifosfonatos con fórmulas de administración y de dosificación mas convenientes y en presentaciones orales de calcitonina (75-77). Otros objetivos potenciales terapéuticos son los inhibidores químicos para las tirosina quinasas Src e inhibidores químicos de la proteasa osteoclástica específica CATK. Estas son moléculas inducidas durante la osteoclastogénesis por activación de RANK, lo que da la posibilidad de mediación al manipular los mecanismos que se explicaron, o utilizando anticuerpos bloqueadores de RANK.
El conocer los mecanismos de la vía de señalización del RANK/RANKL/OPG nos permite entender de mejor manera la osteoporosis y alcanzar un conocimiento que nos aproxime a una solución integral de las enfermedades metabólicas o degenerativas osteomusculares entre las que se encuentran las formas familiares de hiperfosfatemia, el hiperparatiroidismo, la hipercalcemia relacionada a enfermedad oncológica, la osteopetrosis, la enfermedad periodontal, la artritis reumatoidea, la enfermedad de Paget, e incluso problemas quirúrgicos como la osteólisis peri protésica.
La activación de mutaciones en el exón 1 TNFRSF11A del gen que codifica para RANK, se asocia a formas osteolíticas y no osteolíticas de hiperfosfatemia y a osteólisis familiar expansiva, enfermedades óseas alélicas causadas por superposiciones en tandem del exón 1 de TNFRSF11A, que determina una señalización excesiva a través de NF-κΒ (78). Varias mutaciones del gen TNFRSF11B, que codifica para OPG, están asociadas con hiperfosfatemia idiopática en humanos (o enfermedad de Paget juvenil), una enfermedad ósea autosómica recesiva, caracterizada por deformidades de huesos largos y cifosis (79). Los individuos con este desorden exhiben ensanchamiento en la diálisis de huesos largos con propensión a fracturas, recambio óseo acelerado y son típicamente de talla baja, características fenotípicamente similares a las de ratones knock-out para OPG (80). El hecho que las mutaciones en los genes que codifican para RANK y OPG causen enfermedades graves en el sistema óseo en humanos, sugiere que la inhibición de la señalización mediada por RANKL podría ser un blanco terapéutico viable para el tratamiento de enfermedades en las que la resorción excesiva, o el remodelado óseo prevalezcan.
En mujeres posclimatéricas, los antagonistas de RANKL (análogos proteicos de OPG) muestran gran actividad previniendo la hipercalcemia y la pérdida ósea acelerada (81). Posiblemente el bloqueo de RANKL pueda evitar la pérdida ósea originada en la menopausia, el cáncer, la inflamación, las condiciones de microgravedad y desuso, o el exceso de hormona paratiroidea/péptido relacionado a hormona paratiroidea (PTH/PTHrP), o deficiencia de vitamina D. En los últimos años y como resultado de las investigaciones relacionadas con este tema, se han generado moléculas prometedoras. Hay reportes de estudios clínicos en fase III de moléculas de fusión conformadas por la fracción cristalizable de una inmunoglobulina y de OPG (Fc-OPG), las cuales generan supresión de larga duración de los marcadores de recambio óseo con un buen perfil de seguridad. Recientemente, un anticuerpo monoclonal humano con gran afinidad y especificidad para RANKL (Denosumab), ingresó como molécula para usarse en estudios clínicos en mujeres posclimatéricas y con densidad ósea disminuida, mostrando buenos resultados. Un aspecto atractivo del Denosumab es que su efectividad es dosis dependiente y su administración requiere intervalos de relativamente largos (82).
Además de la búsqueda de nuevos fármacos para el tratamiento de los desordenes óseos, en los últimos años se vienen incursionando en los campos de la terapia génica, de la inmunología y del transplante de células stem, en un intento de encontrar soluciones posibles. Es así como en modelos animales se utilizaron derivados proteicos que estimulan inmunidad activa contra factores que inducen la activación osteoclástica: la administración de RANKL asociado a partículas virales propicia la producción de anticuerpos específicos que neutralizan su acción in vitro y previenen la pérdida ósea in vivo (83). En el campo de la terapia génica se ya se iniciaron estudios encaminados a buscar soluciones para la osteopetrosis, para la enfermedad periodontal y para la artritis reumatoidea. Evans y col. (2005) trasfirieron cDNA del receptor antagonista de la IL-1 (IL-1Ra) asociado a un retrovirus a mujeres posclimatéricas con artritis reumatoidea avanzada, demostrando la expresión transgénica en células sinoviales de IL-1Ra y proponiéndose propiedades antiinflamatorias y anti resortivas para protocolos ulteriores (84). Existe una gran esperanza en la terapia génica y en el uso de células stem como soluciones para la osteopetrosis, enfermedad cuyo origen en más del 50% de los casos es una mutuación puntual del gen que codifica para la subunidad a3 (ATP6a3) de la V-ATPase (bomba de protones utilizada por el osteoclasto para acidificar la laguna de resorción). Recientemente se realizó un transplante de células stem heterólogas in útero y en neonatos de ratones, con el que se obtuvo un aumento de la sobre vida y un rescate dramático del fenotipo, con un mínimo de efectos adversos y sin la presencia de la enfermedad injerto contra huésped (85,86) .
Consideraciones a futuro
Con la dilucidación de la vía de señalización molecular RANK/RANKL/OPG, el entendimiento del osteoclasto y su función biológica ha avanzado considerablemente. El estudio de la expresión génica durante el proceso de diferenciación de estas células, en conjunto con ensayos funcionales, permitirá desarrollar herramientas moldeadas a nivel molecular que suplan las deficiencias particulares de los pacientes (nanotecnología, fármaco genética). Para ello, el área de la biología del osteoclasto que permanece incierta, debe primero dilucidarse, lo cual es factible a través de modelos que permitan el estudio micro ambiental, celular y molecular detallado de la diferenciación y activación del osteoclasto. Un modelo de estudio podría incluir el montaje de microarreglos de cultivos de células progenitoras expuestos a diferentes moléculas inductoras o inhibidoras del proceso osteoclastogénico, que se compare con la expresión de microarreglos de cultivos celulares de pacientes que padezcan de desórdenes particulares en el remodelado óseo. La información obtenida respecto de las diferencias en la expresión génica de los cultivos control y afectado, podría llegar a recrear y entender la red de señalización completa del osteoclasto sano, comparada con aquella que ocurre durante el proceso de resorción patológica, lo que llevaría al diseño de moléculas específicas para la corrección de las deficiencias particulares. De acuerdo con lo expuesto en esta revisión, la inversión que el desarrollo de estas investigaciones demandaría se podría recuperar, dadas las posibilidades del mercado para productos farmacéuticos, o para procedimientos patentables encaminados todos a resolver las diversas patologías derivadas del funcionamiento defectuoso de la resorción ósea.
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