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BASES FISIOLÓGICAS DE LA REGENERACIÓN ÓSEA Es un tipo especializado de tejido conectivo, esta en constante remodelación, su matriz extracelular se halla mineralizada en su mayor parte iebiger, Dr. Tzt Jos; Trautman, Dr. A.; Histología y Anatomía microscópica comparada de animales domésticos, 7° edición, editorial Laver, S.A traducido por Galiano, Dr. Emilio Fernández y el Dr. Farreras, Pedro, Barcelona, España, 1950, pag 58-70 MECANICA • los huesos sostienen los partes blandas del cuerpo y protegen a los órganos como el cerebro, pulmones y corazón. •También sirven como palanca para el agarre de los músculos y la generación de los movimientos METABOLICA •Como centro metabólico, el tejido óseo almacena calcio y fósforo, y regula su metabolismo. •Además, en el interior de los huesos, en la médula ósea, se generan las células sanguíneas (hematopoyesis). EL TEJIDO ÓSEO https://www.monografias.com/Anatomia/index.shtml https://www.monografias.com/trabajos10/cani/cani.shtml https://www.monografias.com/trabajos901/nuevas-tecnologias-edicion-montaje/nuevas-tecnologias-edicion-montaje.shtml https://www.monografias.com/trabajos6/hies/hies.shtml • TEJIDO CONECTIVO • CELULAS OSTEOPROGENITORAS • OSTEOBLASTOS CAPA EXTERNA CAPA INTERNA • TEJ.CONECTIVO • DENSO • TEJ.CONECTIVO • CELULAS OSTEOPROGENITORAS • OSTEOBLASTOS • FIBRAS DE SHARPEY M.O ROJA CE. HEMATOPOYETICAS M.O. AMARILLA CELULAS ADIPOSAS MEDULA OSEA PERIOSTIO CARTILAGO DIAFISIS METAFISIS EPIFISIS ESPONJOSO COMPACTO CAPAS ENDOSTIO M A C R O S C O P IC A M E N T E T E J ID O Ó S E O LAMINAS OSEAS LAMINAS CIRCULARES EXTERNAS PERIOSTIO FIBRAS DE SHARPEY LAMINAS CIRCULARES INTERNAS RODEAN LA CAVIDAD MEDULAR REVESTIMIENTO INTERNODEL HUESO ESPONJOSO LAMINAS NTERSTICIALES OSTEONAS UNIDAD FUNCIONAL DEL HUESO LAGUNAS OSTEOCITOS PROLONGACIONES CANALICULOS CANAL CENTRAL DE HAVERS IRRIGACION E INERVACION CAPA CELULAR CANAL DE VOLKMAN ESTRUCTURA HELICOIDAL DE FIBRAS DE COLAGENO PARALELAS ENTRE SI PERPENDICULARES A OTRAS LAMINAS OSTEONA UNIDAD FUNCIONAL DEL HUESO Wheater PR, Burkitt HG, Daniels VG. Functional Histology. New York: Churchill Livingstone ed.; 1987. p. 142-60. HUESO COMPACTO HUESO ESPONJOS Wheater PR, Burkitt HG, Daniels VG. Functional Histology. New York: Churchill Livingstone ed.; 1987. p. 142-60. El hueso esponjoso o trabecular no contiene osteonas, sino que las láminas intersticiales se disponen de forma irregular formando unas placas llamadas trabéculas. Estas placas forman una estructura esponjosa en la que se intercalan huecos llenos de médula ósea roja. CONTIENEN CÉLULAS ESPECIALIZADAS, MATRIZ ORGÁNICA Y FASE MINERAL. HUESO CORTICAL HUESO ESPONJOSO Wheater PR, Burkitt HG, Daniels VG. Functional Histology. New York: Churchill Livingstone ed.; 1987. p. 142-60. CELULAS ORGANICO INORGANICO MATRIZ EXTRACELULAR COMPOSICION HISTOLOGICA Wheater PR, Burkitt HG, Daniels VG. Functional Histology. New York: Churchill Livingstone ed.; 1987. p. 142-60. • 50% del peso seco del hueso • Osteoide • 80-90% de colágeno tipo I • Proteoglicanos • Proteínas con ácido - carboxi-glutámico • Glicoproteinas • Proteinas del plasma • Factores de crecimiento • 65% Ca P (fijos al colágeno) En menor proporción hay magnesio, sodio, potasio, manganeso y flúor. [Ca (PO ) (OH) ]10 4 6 2 DERIVADAS DE LAS CELULAS MESENQUIMALES CELULAS HEMATOPOYETICAS OSTEOCITOS OSTEOBLASTOS CELULAS OSTEOPROGENITORAS OSTEOCLASTOS son las células especializadas en la síntesis de matriz ósea organica y son responsables del crecimiento y remodelación del hueso Eliminar hueso, tanto la matriz ósea mineralizada como la orgánica, mediante un proceso denominado reabsorción Se encuentran en el periostio y el endostio Mantienen la matriz ósea, reabsorben y producen matriz ósea. También intervienen en la homeostasis del calcio en el cuerpo mediante su liberación desde la matriz ósea. STEM CELLS CELULA MADRE MESENQUIMAL Cbfa1COLÁGENO I OSTEOPONTINA (OPN), fosfatasa alcalina (ALP)sialoproteína ósea (BSP) osteocalcina (OCN) MARCADORES DE DIFERENCIACIÓN Genes pertenecientes a la familia Hedgehog • Ihh (Indian hedgehog) • Shh (Sonic hedgehog) factor de transcripción Cbfa1 (core-binding factor a-1, también llamado Runx2) las proteínas morfogenéticas óseas (BMPs), que constituyen los reguladores más potentes de la diferenciación osteoblástica desde las células mesenquimales pluripotenciales la diferenciación hacia la estirpe osteoblástica está controlada DIFERENCIACIÓN OSTEOBLÁSTICA Yamaguchi A, Komori T, Suda T. Regulation of osteoblast differentiation mediated by Bone Morphogenetic Proteins, Hedgehogs, and Cbfa1. Endocr Rev 2000;21:393-411. OSTEOBLASTOS Y SU DIFERENCIACION A OSTEOCITOS 1. PRE-OSTEOCITO TIPO I (OSTEOCITO-OSTEOBLASTICO) 2. PRE-OSTEOCITO TIPO II (OSTEOCITO DEL OSTEOIDE) 3. OSTEOCITO JOVEN 4. OSTEOCIITO MADURO Marcador específico el CD44 Lanyon L. Osteocytes, strain detection, bone remodeling and remodeling. Calcified Tissue Int 1993;53:102-7. ETAPAS MADURATIVAS DEL OSTEOCLASTO M-CSF IL-34 RANKEL M-CSF,IL-34 TNF, LIGHT, IL-4 gp130 (IL-6,IL-11 Onc-M, LIF) IL-17 LIGHT LIF RANKEL CITOQUINAS INFLAMATORIAS CITOQUINAS PRINCIPALES IMPLICADAS C-Fms PU-1 MITF C-Fms RANK DC-STAMP MITF AP-1 NF-icB NFATc1 RANK MITF AP-1 NF-icB NFATc1 FACTORES DE TRANSCRIPCION Y PROTEINAS TRANSMEMBRANAS M-CSF IL-34 TNF, LIGHTH, IL-1 gp130 (IL-6,IL-11 Onc-M, LIF) IL-17 C-Fms PU-1 MITF González Macías J, Olmos Martínez JM. Fisiopatología de la osteoporosis y mecanismo de acción de la PTH.Rev Osteoporos Metab Miner 2010;2 (Suppl 2);5-17. REGENERACIÓN ÓSEA REGENERACIÓN TISULAR REPARACIÓN EL TEJIDO QUE SE FORMA ES UN TEJIDO CICATRICIAL, CON CARACTERÍSTICAS DIFERENTES AL ORIGINAL ES LA RESPUESTA QUE CONSIGUE LA RESTITUTIO AD INTEGRUM DEL TEJIDO TRAS UN TRAUMA Davies JE, Hosseini MM. Histodinamics of endosseous would healing. En: Davies JE ed. Bone Engineering. Toronto: Davies JE ed.; 2000. p. 1-14. SE ORIGINA UNA RESPUESTA EN LA QUE ESTÁN INVOLUCRADOS LOS VASOS SANGUÍNEOS, LAS CÉLULAS Y LA MATRIZ EXTRACELULAR RESPUESTA INFLAMATORIA HEMATOMA TRAUMA LINFOCITOS PRECURSORES DE OSTEOCLASTOS CEL MESENQUIMALES PLURITOTENCIALES MACROFAGOS INTERLEUQUINAS FACT. DE CRECIMIENTO LAS CELULAS DEL CUAGULO LIBERAN ESTAS SEÑALES MOLECULARES PROMUEVEN LA DIFERENCIACIÓN HACIA CÉLULAS ENDOTELIALES, FIBROBLASTOS, CONDROBLASTOS Y OSTEOBLASTOS DANDO ORIGEN A UN NUEVO TEJIDO FIBROVASCULAR, QUE REEMPLAZARÁ AL COÁGULO INICIAL ESTÁ REGIDO POR UNA SERIE DE COMPLEJAS INTERACCIONES ENTRE • FACTORES DE CRECIMIENTO • HORMONAS • CITOQUINAS APORTE VASCULAR SITESIS PROTEICA MINERALIZACION CUAGULO Trueta J. The role of blood vessels in osteogenesis. J Bone Joint Surg Br 1963;45:402. EL HUESO ES UN TEJIDO DINÁMICO LA REPARACIÓN DEL DAÑO TISULAR PERMITE EL MANTENIMIENTO DEL VOLUMEN ÓSEO LA HOMEOSTASIS DEL METABOLISMO FOSFOCÁLCICO FORMACIÓN REABSORCIÓN PROCESO DE REMODELADO RENOVACION al año 5% del hueso cortical 20 % del trabecular Parfitt AM. The coupling of bone formation to bone resorption: A critical analysis of the concept and of its relevance to the pathogenesis of osteoporosis. Metab Bone Dis Relat Res 1982;4:1-6. EL REMODELADO ÓSEO EXISTE TODA LA VIDA TERCERA DÉCADA QUINTA DÉCADA BALANCE ES POSITIVO existe la máxima masa ósea. PREDOMINIO DE LA REABSORCIÓN Y LA MASA ÓSEA EMPIEZA A DISMINUIR Parfitt AM. The coupling of bone formation to bone resorption: A critical analysis of the concept and of its relevance to the pathogenesis of osteoporosis. Metab Bone Dis Relat Res 1982;4:1-6. NIVEL MICROSCÓPICO EL REMODELADOÓSEO SE PRODUCE EN PEQUEÑAS ÁREAS .. La vida media de cada unidad de remodelado en humanos es de 2 a 8 meses y la mayor parte de este período está ocupado por la formación ósea Existen en el esqueleto humano 35 millones de unidades básicas multicelulares y cada año se activan 3-4 millones, por lo que el esqueleto se renueva totalmente cada 10 años. Parfitt AM. The coupling of bone formation to bone resorption: A critical analysis of the concept and of its relevance to the pathogenesis of osteoporosis. Metab Bone Dis Relat Res 1982;4:1-6. UNIDADES BÁSICAS MULTICELULARES BMU (BASIC MULTICELLULAR UNITS). REMODELADO OSEO El remodelado óseo es un proceso por el que el hueso repara su desgaste y atiende a necesidades metabólicas como el aporte de calcio y fosfato a otros tejidos Este proceso incluye la acción coordinada de los osteoblastos y osteoclastos, que se unen para formar una estructura temporal denominada unidad multicelular básica (BMU, por sus siglas en inglés) Este proceso está finamente regulado por una serie de factores, tanto sistémicos como locales, que mantienen la masa ósea en condiciones normales. Confiere al esqueleto su capacidad regenerativa y de adaptación funcional Parfitt AM. Osteonal and hemi-osteonal remodeling: the spatial and temporal framework for signal traffic in adult human bone. J. Cell. Biochem. 1994; 55:273- 286.. Factores genéticos Factores mecánicos Factores vasculares Factores hormonales Factores locales BMU FASES DEL REMODELADO Compston JE. Sex steroids and bone. Physiol Rev 2001;81:419-47. hueso en condiciones de reposo Retracción de células Reabsorción de membrana Osteoclastos Osteoblastos y matriz extracelular Tejido oseo neoformado mineralizado Unidad ósea estructurada Fases del remodelado óseo en la superficie del hueso trabecular origen y localización células Oseas José Roberto Barba Evia, Marcadores de remodelado óseo y osteoporosis Rev Mex Patol Clin, Vol. 58, Núm. 3, pp 113-137 • Julio - Septiembre, 2011 José Roberto Barba Evia, Marcadores de remodelado óseo y osteoporosis Rev Mex Patol Clin, Vol. 58, Núm. 3, pp 113-137 • Julio - Septiembre, 2011 La matriz ósea es degradada por la acción del osteoclasto a través de enzimas liberada por el borde del cepillo del mismo y como es degradada por la restauración ósea por el osteoblasto Estadística del ciclo de remodelado óseo en el adulto. Greenspan S, Resnick N, Parker R. Early changes in biochemical markers of bone turnover are associated with long-term changes in bone mineral density in elderly women on alendronate, hormone replacement therapy, or combination therapy: A three-year, double-blind, placebo-controlled, randomized clinical trial. J Clin Endocrinol Metab 2005; 90: 2762-2767. Promedio de tiempo de remodelamiento por las unidades básicas multicelulares 6-9 meses. Volumen de hueso reemplazado por una sola unidad básica multicelular Velocidad: 25 mg/día. Volumen de hueso reemplazado por una sola unidad básica multicelular: 0.025 mm3 Promedio de vida de los osteoclastos dos semanas Promedio de vida de los osteoblastos (activos) tres meses Intervalo de tiempo entre remodelamiento sucesivos en la misma localización 2-5 años Rango de renovación de la totalidad del esqueleto: 10% por año. FACTORES REGULADORES DEL REMODELADO OSEO El balance entre la reabsorción y la formación óseas está influido por una serie de factores FACTORES GENÉTICOS, FACTORES MECÁNICOS FACTORES VASCULARES FACTORES NUTRICIONALES FACTORES HORMONALES FACTORES LOCALES Morey-Holton ER, Globus RK. Hindlimb unloading of growing rats: a model for predicting skeletal changes during space flight. Bone. 1998; 22:(Suppl. 5):83S-88S. Einhorn TA, Majeska RJ, Rush EB, Levine PM, Horowitz MC. The expression of cytokine activity by fracture callus. J Bone Miner Res 10: 1272-1281, 1995. FACTORES GENETICOS RACIALES Raza negra poseen una masa ósea mayor que los de raza blanca y éstos mayor que la amarilla. FAMILIARES La masa ósea se transmite de padres a hijos, por ello la predisposición a padecer osteoporosis es mayor en hijas de madres que la padecen FACTORES MECANICOS LA ACTIVIDAD FÍSICA ES IMPRESCINDIBLE PARA EL CORRECTO DESARROLLO DEL HUESO la acción muscular transmite al hueso una tensión que es detectada por la red de osteocitos incluida en el interior del fluido óseo Estos osteocitos producen mediadores como prostaglandinas, óxido nítrico e IGF-I, que estimulan tanto su actividad como la de los osteoblastos y originan una mayor formación ósea la falta de actividad muscular, el reposo o la ingravidez tienen un efecto deletéreo sobre el hueso, acelerando la reabsorción Morey ER, Baylink JJ. Inhibition of bone formation during space flight. Science 1978;19:172-6. FACTORES VASCULARES La vascularización constituye el primer paso para la osificación la vascularización es fundamental para el normal desarrollo óseo, permitiendo el aporte de células sanguíneas, oxígeno, minerales, iones, glucosa, hormonas y factores de crecimiento los vasos sanguíneos invaden el cartílago y posteriormente se produce la reabsorción ósea por los osteoclastos, procedentes de los vasos próximos. Igualmente, la neoformación vascular es el primer hecho en el fenómeno de la reparación de fracturas o de la regeneración ósea, ya que la existencia de oxígeno es fundamental para que se produzca la restitutio ad integrum y no tejido fibroso La inervación es necesaria para el normal fisiologismo óseo El hueso es inervado por el sistema nervioso autónomo y por fibras nerviosas sensoriales Morey ER, Baylink JJ. Inhibition of bone formation during space flight. Science 1978;19:172-6. FIBRAS AUTONOMAS • PERIOSTIO • ENDOSTIO • HUESOCORTICAL • ASOCIADAS A LOS VASOS SANGUINEOS • NEUROPÉPTIDOS Y SUS RECEPTORES EN EL HUESO FACTORES NUTRICIONALES Se necesita un mínimo de calcio para permitir la mineralización en unos 1.200 mg. diarios hasta los 25 años; después y hasta los 45 no debe ser inferior a 1 gramo y tras la menopausia debe ser por lo menos 1.500 mg al día HABITOS TOXICOS Tabaco Cafeína Alcohol Exceso de sal Morey ER, Baylink JJ. Inhibition of bone formation during space flight. Science 1978;19:172-6. LA MAYORÍA DE LOS AUTORES CIFRAN 25 ANOS 1.200 mg 45 ANOS No debe ser inferior a 1 gramo MENOPAUSIA 1.500 mg al día CONSTITUYE FACTORES DE RIESGO PARA LA APARICIÓN DE OSTEOPENIA. FACTORES HORMONALES Hormona somatotropa (GH) Hormonas calcitrópicas • Parathormona • Calcitonina • Metabolitos de la vitamina D El desarrollo normal del esqueleto está condicionado por el correcto funcionamiento del sistema endocrino A distancia de su lugar de producción ENDOCRINO Regulan la síntesis y acción de los factores locales que intervienen directamente en el metabolismo celular AUTOCRINO PARACRINO Las hormonas son mensajeros sistémicos que actúan Cuales son Las hormonas más importantes que intervienen en la fisiología ósea. Morey ER, Baylink JJ. Inhibition of bone formation during space flight. Science 1978;19:172-6. Posee dos acciones contrapuestas Eestimulan la síntesis de la matriz osteoide por los osteoblastos y su mineralización, favoreciendo la síntesis de IGF-I Produce un efecto contrario, estimulando la reabsorción al aumentar el número y función de los osteoclastos Manifestación clínica El proceso de remodelado clínica de este efecto es la aparición de pérdida de masa ósea en el hipertiroidismo HORMONAS TIROIDEAS Jódar Gimeno E, Muñoz-Torres M, Escobar-Jiménez F, Quesada Charneco M, Luna del Castillo JD, Olea N. Identification of metabolic bone disease in patients with endogenous hypertiroidism: Role of biological markers of bone turn-over. Calcif Tissue Int 1997;61:370-6. FACTORES HORMONALES PARATOHORMONA PTH Producida en las glándulas paratiroideasque responden al descenso de la calcemia Es la hormona que controla la homeostasis del calcio a través de la acción directa sobre el hueso y el riñón e indirecta en el intestino Manifestación clínica Doble efecto de reabsorción y formación Es la hormona hipercalcemiante por excelencia, al favorecer la reabsorción Se ha descubierto un papel estimulador en la formación ósea, a través de la síntesis de IGF-I y TGF-β Canalis E, McCarthy TL, Centrella M. The role of growth factors in skeletal remodeling. Endocrinol Metab Clin North Am 1989;18:903-18. FACTORES HORMONALES Producida en las células C o parafoliculares del tiroides FUNCION inhibidora de la reabsorción ósea, al reducir el número y la actividad de los osteoclastos Esta acción es transitoria, ya que los osteoclastos parecen volverse “impermeables” a la calcitonina en pocos días cALCITONINA Prieto S. Control del metabolismo del calcio, fósforo y magnesio. En: Tresguerres JAF, ed. Fisiología Humana, 2ª edición. Madrid: McGraw-Hill-Interamericana; 1999.p.979-93. FACTORES HORMONALES 1,25(OH)2 vitamina D3 o calcitriol Hormona esteroidea que favorece la absorción intestinal de calcio y fosfato y, por tanto, la mineralización ósea Es necesaria para el crecimiento normal del esqueleto Algunos autores piensan que puede ser producida por células linfocíticas o monocíticas del hueso, ejerciendo un papel importante como regulador local de la diferenciación de los osteoclastos Raisz LG. Bone cell biology: New approaches and unanswered questions. J Bone Miner Res 1993;8:457-65. FACTORES HORMONALES ANDROGENOS Tienen un efecto anabolizante sobre el hueso, a través del estímulo de los receptores de los osteoblastos actúan de mediadores en el pico de GH existente en la pubertad. la deficiencia androgénica se asocia a una menor densidad ósea la administración de testosterona en jóvenes antes del cierre epifisario incrementa la masa ósea las mujeres con exceso de andrógenos presentan densidades óseas más altas Hofbauer LC, Khosla S, Dunstan CR, Lacey DL, Spelsberg TC, Riggs BL. Estrogen stimulates gene expresion and protein production of osteoprotegerin in human osteoblastic cells. Endocrinology 1999;140:4367-70. FACTORES HORMONALES ESTROGENOS juegan un papel importante en el desarrollo esquelético tanto femenino como masculino durante la adolescencia. Los estrógenos tienen un doble efecto sobre el metabolismo óseo favorecen la formación ósea al aumentar el número y función de los osteoblastos Disminuyen la reabsorción los estrógenos pueden aumentar los niveles de osteoprotegerina (OPG), proteína producida por los osteoblastos que inhibe la reabsorción, por lo que podrían jugar un papel importante en la regulación de la osteoclastogénesis Hofbauer LC, Khosla S, Dunstan CR, Lacey DL, Spelsberg TC, Riggs BL. Estrogen stimulates gene expresion and protein production of osteoprotegerin in human osteoblastic cells. Endocrinology 1999;140:4367-70. FACTORES HORMONALES PROGESTERONA Tienen un efecto anabolizante sobre el hueso DIRECTA A través de los osteoblastos, que poseen receptores para la hormona INDIRECTA Mediante la competición por los receptores osteoblásticos de los glucocorticoides. Hofbauer LC, Khosla S, Dunstan CR, Lacey DL, Spelsberg TC, Riggs BL. Estrogen stimulates gene expresion and protein production of osteoprotegerin in human osteoblastic cells. Endocrinology 1999;140:4367-70. FACTORES HORMONALES La insulina es una hormona peptídica secretada por las células β de los islotes pancreáticos de Langerhans en respuesta a elevación de la concentración de glucosa en la sangre. Se han descrito efectos directos e indirectos sobre el hueso mediante receptores en las células formadoras de hueso (osteoblastos) y las células de resorción ósea (osteoclastos). Estimula la síntesis de la matriz directa e indirectamente, a través del aumento de la síntesis hepática de IGF-I (factor de crecimiento análogo a la insulina-I INSULINA Hofbauer LC, Khosla S, Dunstan CR, Lacey DL, Spelsberg TC, Riggs BL. Estrogen stimulates gene expresion and protein production of osteoprotegerin in human osteoblastic cells. Endocrinology 1999;140:4367-70. FACTORES HORMONALES Tienen un efecto dependiendo de la dosis ALTAS tienen efectos catabólicos sobre el hueso, ya que inhiben la síntesis de IGF-I por los osteoblastos, y suprimen directamente la BMP-2 y el Cbfa1, factores críticos para la osteoblastogénesis Dosis fisiológicas Tienen capacidad osteogénica favoreciendo la diferenciación osteoblástica GLUCOCORTICOIDES FACTORES HORMONALES Tiene dos acciones sobre el hueso DIRECTA actúa sobre los osteoblastos, con receptores para la hormona, estimulando su actividad, lo que produce un aumento en la síntesis de colágeno, osteocalcina y fosfatasa alcalina INDIRECTA se produce a través del aumento de la síntesis de IGF-I y II por los osteoblastos HORMONA DE CRECIMIENTO (GH): Estos factores favorecen la proliferación y diferenciación de los osteoblastos, aumentando su número y función EFECTO endocrino autocrino paracrino Harvey S, Hull KL. Growth hormone: A paracrine growth factor? Endocrine 1998;7:267-79. FACTORES HORMONALES FACTORES LOCALES FACTORES DE CRECIMIENTO CITOQUINAS PROTEINAS DE LA MATRIZ OSEA Cohick WS, Clemmons DR. The insulin-like growth factors. Ann Rev Physiol 1993; 55:131-53. El remodelado óseo también está regulado por factores locales, entre los que destacan FACTORES LOCALES Cohick WS, Clemmons DR. The insulin-like growth factors. Ann Rev Physiol 1993; 55:131-53. FACTORES CRECIMIENTO Actúan como moduladores de las funciones celulares, fundamentalmente crecimiento Diferenciación Proliferación celular IGF-I y II (Insulin-like Growth Factor I y II): FACTORES LOCALES Es una hormona similar en estructura molecular a la insulina que juega un papel importante en el crecimiento infantil y tiene efectos anabólicos en adultos. Sintetizados por el hígado y los osteoblastos Se hallan en gran concentración en la matriz osteoide Incrementan el número y función de los osteoblastos, favoreciendo la síntesis de colágeno Los IGFs están regulados por hormonas y factores de crecimiento locales; La GH, los estrógenos y la progesterona aumentan su producción Los glucocorticoides la inhiben Hill PA, Reynolds JJ, Meikle MC. Osteoblasts mediate insulin-like gowth factor-I and -II stimulation of osteoclasts formation and function. Endocrinology 1995;136:124-31. FACTORES LOCALES TGF-β (Transforming Growth Factor-β) Los factores de crecimiento transformantes β son una superfamilia de proteínas muy abundantes en el tejido óseo Están presentes en la matriz en forma latente y se activan durante la reabsorción osteoclástica TGF-β es un potente estimulador de la formación ósea, potenciando la diferenciación osteoblástica y la síntesis de la matriz osteoide e inhibiendo la síntesis de proteasas (entre las que destacan la metaloproteasa de la matriz (MMP), enzima que degrada la misma inhibe la reabsorción al reducir la formación y diferenciación de los osteoclastos, así como la actividad de los osteoclastos maduros y estimular su apoptosis Inhibe la proliferación epitelial y media en el efecto anabolizante de los andrógenos. Baylink DJ, Finkelman RD, Mohan S. Growth factors to stimulate bone formation. J Bone Miner Res 1993;8:565-72. FACTORES LOCALES BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) Las proteínas morfogenéticas óseas están incluidas dentro de la familia de los TGF-β Constituyen un grupo de 15 proteínas capaces de conseguir la transformación de tejido conjuntivo en tejido óseo Se consideran osteoinductivas Estimulan la diferenciación de células pluripotenciales hacia diferentes líneas celulares (tejido adiposo, cartílago y hueso). BMP1 BMP1 no pertenece a la familia de proteínasTGF-β . Es una metaloproteasa que actúa sobre los procolágenos I, II y III. Participa en el desarrollo del cartílago. BMP2 Actúa como un homodímero enlazado por disulfuro e induce la formación de hueso y cartílago. Es candidato como mediador retinoide . Desempeña un papel clave en la diferenciación de osteoblastos . BMP3 Induce la formación de hueso. BMP4 Regula la formación de dientes, extremidades y hueso del mesodermo . También juega un papel en la reparación de fracturas, la formación de epidermis, la formación del eje dorsal-ventral y el desarrollo folicular ovárico. BMP5 Realiza funciones en el desarrollo del cartílago. BMP6 Desempeña un papel en la integridad articular en adultos. Controla la homeostasis del hierro mediante la regulación de la hepcidina BMP7 Desempeña un papel clave en la diferenciación de osteoblastos . También induce la producción de SMAD1 . También es clave en el desarrollo y la reparación renal. BMP8a Involucrado en el desarrollo de huesos y cartílagos. BMP8b Expresado en el hipocampo . BMP10 Puede desempeñar un papel en la trabeculación del corazón embrionario. BMP11 Controla el patrón anteroposterior. BMP15 Puede desempeñar un papel en el desarrollo folicular y de ovocitos . Reddi AH, Reddi A (2009). "Proteínas morfogenéticas óseas (BMP): de morfógenos a metabológenos". Revisiones de citocinas y factores de crecimiento . 20 (5–6): 341– 2. doi : 10.1016 / j.cytogfr.2009.10.015 . PMID 19900831 . https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_1 https://en.wikipedia.org/wiki/Metalloprotease https://en.wikipedia.org/wiki/Procollagen https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_2 https://en.wikipedia.org/wiki/Homodimer https://en.wikipedia.org/wiki/Disulfide https://en.wikipedia.org/wiki/Retinoid https://en.wikipedia.org/wiki/Osteoblast https://en.wikipedia.org/wiki/Osteoblast https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_3 https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_4 https://en.wikipedia.org/wiki/Mesoderm https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_5 https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_6 https://en.wikipedia.org/wiki/Hepcidin https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_7 https://en.wikipedia.org/wiki/Osteoblast https://en.wikipedia.org/wiki/Osteoblast https://en.wikipedia.org/wiki/SMAD1 https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_8A https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_8b https://en.wikipedia.org/wiki/Hippocampus https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_10 https://en.wikipedia.org/wiki/GDF11 https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_morphogenetic_protein_15 https://en.wikipedia.org/wiki/Ovarian_follicle https://en.wikipedia.org/wiki/Ovarian_follicle https://en.wikipedia.org/wiki/Oocyte https://en.wikipedia.org/wiki/Doi_(identifier) https://doi.org/10.1016%2Fj.cytogfr.2009.10.015 https://en.wikipedia.org/wiki/PMID_(identifier) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19900831 FACTORES LOCALES PDGF (Platelet-Derived Growth Factor): "The Basic Biology of Platelet Growth Factors". Retrieved 2014-05-08 El factor de crecimiento derivado de las plaqueta Estimula la síntesis proteica llevada a cabo por los osteoblastos Favorece la reabsorción ósea Otros efectos la proliferación de fibroblastos, así como de células musculares lisas, la neovascularización y la síntesis de colágeno, por lo que favorece la cicatrización. Es una glicoproteína dimérica que puede estar compuesta por dos subunidades A (PDGF-AA), dos subunidades B (PDGF-BB) o una de cada una (PDGF-AB). http://www.perfusion.com/cgi-bin/absolutenm/templates/articledisplay.asp?articleid=1678& FACTORES LOCALES FGF (Fibroblastic Growth Factor) Prats H, Kaghad M, Prats AC, Klagsbrun M, Lélias JM, Liauzun P, Chalon P, Tauber JP, Amalric F, Smith JA (March 1989). "High molecular mass forms of basic fibroblast growth factor are initiated by alternative CUG codons". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 86 (6): 1836– 40. doi:10.1073/pnas.86.6.1836. PMC 286799. PMID 2538817. .. El factor de crecimiento fibroblástico es anabolizante óseo, ya que es mitógeno de los osteoblastos y de las células endoteliales vasculares, así como de los fibroblastos las mutaciones en sus receptores producen alteraciones del esqueleto craneofacial, como la acondroplasia, el síndrome de Apert y el síndrome de Crouzon Varias funciones biológicas tanto in vivo como in vitro, incluidas funciones en la mitogénesis, migración celular, diferenciación, angiogénesis y cicatrización de heridas. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC286799 https://en.wikipedia.org/wiki/Doi_(identifier) https://doi.org/10.1073%2Fpnas.86.6.1836 https://en.wikipedia.org/wiki/PMC_(identifier) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC286799 https://en.wikipedia.org/wiki/PMID_(identifier) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2538817 FACTORES LOCALES EGF (Epidermal Growth Factor): Carpenter G, Cohen S (May 1990). "Epidermal growth factor". The Journal of Biological Chemistry. 265 (14): 7709–12. PMID 2186024. potente mitógeno de las células de origen mesodérmico y ectodérmico. Se sintetiza en múltiples tejidos del organismo podría tener una doble acción formadora y destructora Potente mitogeno de las celuls de origen mesodérmico y ectodermico Es una proteína que estimula el crecimiento y la diferenciación celular al unirse a su receptor, EGFR. (proteína transmembrana) http://www.jbc.org/cgi/reprint/265/14/7709 https://en.wikipedia.org/wiki/PMID_(identifier) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2186024 FACTORES LOCALES VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor): Tischer, E; Mitchell, R; Hartman, T; Silva, M; Gospodarowicz, D; Fiddes, JC; Abraham, JA (25 June 1991). "The human gene for vascular endothelial growth factor. Multiple protein forms are encoded through alternative exon splicing". The Journal of Biological Chemistry. 266 (18): 11947–54. PMID 1711045... potente mitógeno de las células de origen mesodérmico y ectodérmico. Produce vasodilatación y un incremento de la permeabilidad vascular Se produce en situaciones de hipoxia Induce la angiogénesis y la proliferación endotelial vascular Es una proteína señal producida por las células que estimula la formación de vasos sanguíneos. ... Es parte del sistema que restaura el suministro de oxígeno a los tejidos cuando la circulación sanguínea es inadecuada, como en condiciones de hipoxia. se está considerando como uno de los factores claves en el desarrollo de las primeras fases del proceso de reparación de fracturas y regeneración ósea, así como en el desarrollo tumoral http://www.jbc.org/content/266/18/11947.long https://en.wikipedia.org/wiki/PMID_(identifier) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1711045 FACTORES LOCALES GM-CSF (Granulocyte/Macrophage-Colony Stimulating Factor): El factor estimulador de colonias de granulocitos y macrófagos es importante para la osteoclastogénesis Puede intervenir en la patogenia de la osteopetrosis. Es un monómero glicoproteína secretada por macrófagos células T, mastocitos, células asesinas naturales, células endoteliales y fibroblastos que funciona como una citocina ubramanian Vignesh K, Landero Figueroa JA, Porollo A, Caruso JA, Deepe GS (October 2013). "Granulocyte macrophage-colony stimulating factor induced Zn sequestration enhances macrophage superoxide and limits intracellular pathogen survival". Immunity. 39 (4): 697– 710. doi:10.1016/j.immuni.2013.09.006. PMC 3841917. PMID 24138881. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3841917 https://en.wikipedia.org/wiki/Doi_(identifier) https://doi.org/10.1016%2Fj.immuni.2013.09.006 https://en.wikipedia.org/wiki/PMC_(identifier) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3841917 https://en.wikipedia.org/wiki/PMID_(identifier) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24138881 FACTORES LOCALES M-CSF (Macrophage-Colony Stimulating Factor):Estimulador de colonias de macrófagos Es producido por los osteoblastos y células del estroma medular factor esencial en las primeras fases de la osteoclastogénesis para la formación de células gigantes multinucleadas, pero no tiene efecto sobre la actividad osteoclástica. Fukuzawa H, Sawada M, Kayahara T, et al. Identification of GM-CSF in Paneth cells using single-cell RT-PCR. Biochem Biophys Res Commun. 2003;312:897–902. FACTORES LOCALES TNF (Tumor Necrosis Factor): Locksley RM, Killeen N, Lenardo MJ (2001). "The TNF and TNF receptor superfamilies: integrating mammalian biology". Cell. 104 (4): 487–501. doi:10.1016/S0092- 8674(01)00237-9. PMID 11239407 es una proteína de señalizaci celular ( citocina) involucrada en la inflamación sistémica y es una de las citocinas que componen la reacción de fase aguda Es producido principalmente por macrófagos activados , aunque puede ser producido por muchos otros tipos de células, como células T auxiliares , células asesinas naturales , neutrófilos , mastocitos , eosinófilos y neuronas El factor de necrosis tumoral in vitro estimula la reabsorción y se le ha relacionado con la pérdida ósea de la artritis y de la enfermedad periodontal https://en.wikipedia.org/wiki/Doi_(identifier) https://doi.org/10.1016%2FS0092-8674%2801%2900237-9 https://doi.org/10.1016%2FS0092-8674%2801%2900237-9 https://en.wikipedia.org/wiki/PMID_(identifier) https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11239407 DESDE UN PUNTO DE VISTA CLÍNICO SIRVEN PARA EVALUAR EL PROCESO DE REMODELADO MARCADORES DE FORMACIÓN ÓSEA LA FOSFATASA ALCALINA OSTEOCALCINA PROCOLÁGENO tipo I (PICP) MARCADORES DE REABSORCIÓN LA HIDROXIPROLINURIA Y LA FOSFATASA ÁCIDA RESISTENTE A TARTRATO MARCADORES BIOQUIMICOS DEL METABOLISMO OSEO Young MF. Bone matrix proteins: more than markers. Calcif Tissue Int 2003;72:2-4. De los 11 marcadores bioquímicos más frecuentemente usados para medir la formación y reabsorción óseas, 9 son proteínas de la matriz extracelular Los marcadores de osteoformación son productos de los osteoblastos en diferentes estadíos de diferenciación MARCADORES BIOQUIMICOS DEL METABOLISMO OSEO FORMACION RESORCION FOSFATASA ALCALINA HIDROXIPROLINA OSTEOCALCINA PIRIDINOLINA y DEOXYPIRIDINOLINA PICP (PROPEPTIDO CARBOXITERMINAL DEL PROCOLAGENO TIPO I ) Y PINP (PROPEPTIDO AMINOTERMINAL DEL PROCOLAGENO TIPO I ) C- TELOPEPTIDO (BETA CROSS LAPS) Raisz LG. Bone cell biology: New approaches and unanswered questions. J Bone Miner Res 1993;8:457-65. MARCADORES BIOQUIMICOS DEL METABOLISMO OSEO EL HUESO ES UN TEJIDO ACTIVO Se renueva constantemente a lo largo de toda la vida, en un proceso denominado "REMODELADO" Siempre se está resorbiendo parte OSTEOCLASTOS formándose de nuevo OSTEOBLASTOS Los marcadores bioquímicos de remodelado óseo no son más que sustancias producidas por estas células durante su actividad o fragmentos proteicos liberados cuando la matriz ósea se destruye por acción de los OC. Unos se determinan en sangre y otros en orina Delmas PD. 1993. Biochemical markers of bone turnover. J Bone Miner Res, 8, supl. 2:549-555 Ciclo de remodelado Comienza en la fase de resorción en la que los OC excavan una cavidad erosionada Se reviste de células mononucleares los OB segregarán matriz ósea (fase de formación) hasta conseguir la restauración de la cavidad. Delmas PD. 1993. Biochemical markers of bone turnover. J Bone Miner Res, 8, supl. 2:549-555 Marcadores bioquímicos en relación con la histología y fisiología óseas CELULAR Osteoblastos Segregan fosfatasa alcalina (esencial para la mineralización del hueso) y proteínas no colágenas como osteocalcina Osteoclastos Segregan fosfatasa acida tartrato resistente. MINERAL fundamentalmente sales de fosfato y carbonato calcicos. El calcio en orina relacionado con la creatinina se considera marcador de destrucción ósea. ORGÁNICO Es la matriz o sostén sobre la que se depositan las sales de calcio, y sobre la que actúan los OC en la fase de resorción Componente principal es el colágeno tipo I procedente de los OB, que producen su precursor: el procolágeno I. Este se desdobla en 3 moléculas, una de colágenos que será la matriz ósea y 2 "propeptidos", amino y carboxiterminal EL HUESO TIENE TRES COMPONENTES BÁSICOS Risteli J. And Risteli L. 1997. Assay of type I Procollagen domains and collagen fragments: Problems to be solvet and future trends. Scand S. Lab. Invest. 57 (supl.227):105-113. MARCADORES BIOQUIMICOS DEL REMODELADO OSEO • Zerwekh JE. Blood biomarkers of vitamin D status. Am J Clin Nutr 2008; 87: S1087–S1091. • Brown JP, Albert C, Nassar BA, Adachi JD, Cole D, Davison KS, et al. Bone turnover markers in the management of postmenopausal osteoporosis. Clin Biochem 2009; 42: 929–942. • Romero Barco CM, Manrique Arija S, Rodríguez Pérez M. Marcadores bioquímicos en osteoporosis. Utilidad en la práctica clínica. Reumatol Clin 2012; 8: 149–152. FORMACIÓN ÓSEA •Osteocalcina •Propéptido N-terminal del protocolágeno tipo I (P1NP). •Fosfatasa alcalina específica del hueso RESORCIÓN ÓSEA •Fosfatasa ácida tartrato resistente (TRAP) •Telopéptido C-terminal del colágeno tipo I (ICTP) •Telopéptido N-terminal del colágeno tipo I •β-CrossLaps (β-CTX) •Piridinolina •Deoxipiridinolina (DPD) •Hidroxiprolina FORMACIÓN RESORCIÓN SANGRE Fosfatasa alcalina total Fosfatasa alcalina ósea Osteoclacina Propéptidos del colágeno I: (carboxitermina:PICP) (aminoterminahPINP) Fosfatasa acida tartrato-resistente Telopéptidos del colágeno I: CTx: ICTP, Crosslaps ORINA índice calcio/creatinina Hidroxiprolina Galactosil- hidroxilisina Piridinolinas (Pir y D- Pir) N-Telopeptidos (NTx) C-Telopéptidos (CTx: Crosslaps) En la fase de resorción, cuando los OC actúan sobre el hueso destruyendo la matriz Pasan a la circulación distintos "fragmentos“ de la molécula de colágeno,, encontrándose en sangre y/o orina Reflejando el grado de destrucción ósea Marcadores "de resorción Navarro Moreno MA. 1996. SEQC. Marcadores bioquímicos de remodelado óseo. 69-93. MARCADORES OSEOS DE FORMACION La fosfatasa alcalina total Son un grupo de enzimas situadas en la membrana celular que intervienen a diferentes niveles en situación fisiológica •Precipitación del fosfato cálcico en los huesos. •Absorción de fosfatos por el intestino. •Síntesis de proteínas hísticas e hidrólisis de los esteresfosfáticos del riñón y el hígado La fosfatasa alcalina total, presenta el problema de su falta de especificidad debido a la presencia en el suero de las isoencimas hepática, renal, intestinal y placentaria Tiene dos aplicaciones clínicas muy útiles: en enfermedad obstructiva hepática y en enfermedad metabólica ósea, asociada a incremento de la actividad osteoblástica. ( Paget o metástasis óseas) No es sensible en Osteoporosis Valores normales de fosfatasas alcalinas • 1 día < 600 (U/l) • 2-5 días < 553 (U/l) • 6 días-6 meses < 1.076 (U/l) • 7 meses-1 año < 1.107 (U/l) • 2-3 años < 673 (U/l) • 4-6 años < 644 (U/l) • 7-12 años < 720 (U/l) • 13-17 años • Mujer < 448 (U/l) • Varón < 936 (U/l) • 18 años • Mujer < 240 (U/l) • Varón < 270 (U/l) Garnero P, Shih WJ. Giets E, Karpf DB, Delmas PD, 1994. Comparison of new biochemical markers of bone turnover in late postmenopausal osteoporotic women in response to alendronate treatment. J.Clin. Endocrinol. Metab. 79:1693-1700 La fosfatasa alcalina ósea La isoforma de fosfatasa alcalina esquelética, o específica del hueso, es una glicoproteína tetramérica que se encuentra en la superficie de los osteoclastos Presenta mayor sensibilidad que la Fosfatasa alcalina total y otros marcadores de formación como la osteocalcina Sensible en procesos con bajo remodelado como • Osteoporosis en general •Osteoporosis postmenopausica •En el seguimiento del tratamiento con bifosfonatosAumentado: Enfermedad de Paget, hiperparatiroidismo, hipertiroidismo, osteo- malacia, osteodistrofia renal y acromegalia, metástasis óseas (ocasionalmente), recuperación de fracturas óseas, osteoporosis, insuficiencia renal crónica, osteítis deformante. Disminuido: Hipotiroidis mo, hipoparatiroidismo, déficit de hormona de crecimiento, cirrosis biliar. Garnero P, Shih WJ. Giets E, Karpf DB, Delmas PD, 1994. Comparison of new biochemical markers of bone turnover in late postmenopausal osteoporotic women in response to alendronate treatment. J.Clin. Endocrinol. Metab. 79:1693-1700 Se relaciona directamente con la mineralización de la matriz ósea; es un marcador de diferenciación del fenotipo osteoblástico y un indicador de formación y recambio óseo La OSTEOCALCINA BGP Es una hormona peptídica lineal formada por 49 aminoácidos y producida por los osteoblastos durante la formación ósea, incorporándose dentro de la matriz del hueso. Este péptido tiene una vida media muy corta; se metaboliza en el hígado y el riñón rápidamente. Puede unirse a la hidroxiapatita. Su utilidad clínica Marcador del metabolismo óseo. Es marcador de la formación y remodelación ósea Los niveles de osteocalcina correlacionan positivamente con el cociente de formación ósea, medida por histomorfometría Aumentado: Enfermedad de Paget, hiperparatiroidismo, hipertiroidismo, osteo- malacia, osteodistrofia renal y acromegalia, metástasis óseas (ocasionalmente), recuperación de fracturas óseas, osteoporosis, insuficiencia renal crónica, osteítis deformante. Disminuido: Hipotiroidis mo, hipoparatiroidismo, déficit de hormona de crecimiento, cirrosis biliar. Garnero P, Shih WJ. Giets E, Karpf DB, Delmas PD, 1994. Comparison of new biochemical markers of bone turnover in late postmenopausal osteoporotic women in response to alendronate treatment. J.Clin. Endocrinol. Metab. 79:1693-1700 Valor de referencia 4,6-10,2 ng/ml Propéptidos carboxi y aminoterminal (PICP y PINP) •El PICP es una glucoproteína trimétrica globular que circula como una molécula simple, estabilizada por puentes disulfuro, que se metaboliza en el hígado. • El PINP es una glucoproteína globular que pasa a la circulación, degradándose también en el hígado. Sus concentraciones séricas pueden ser determinadas por técnicas de inmunoanálisis Estos péptidos reflejan los cambios en la síntesis de nuevas moléculas colágenas, de forma análoga a la relación que existe entre el péptido C y la producción endógena de insulina, e informan de la tasa de formación ósea El PINP puede permanecer unido a la molécula de colágeno I formando una molécula que se conoce como pN-colágeno tipo I y ser incorporado a las fibrillas de colágeno. •Es probable que este PINP más tarde sea escindido y se degrade en péptidos de menor tamaño eliminables por el riñon. No siempre los valores de ambos marcadores son concordantes, pudiendo estar estas discrepancias relacionadas con las diferencias en la liberación de los procolágenos en los tejidos o en su metabolismo Garnero P, Shih WJ. Giets E, Karpf DB, Delmas PD, 1994. Comparison of new biochemical markers of bone turnover in late postmenopausal osteoporotic women in response to alendronate treatment. J.Clin. Endocrinol. Metab. 79:1693-1700 Los valores del PICP cambian muy poco en la osteoporosis menopausica, y no se correlacionan con la tasa de pérdida ósea medida por densitometría. la disminución del picp es el marcador más sensible en la osteoporosis postcorticoidea, si bien una vez retirado el tratamiento sigue suprimido. En cuanto al Paget, tanto el PICP como la osteocalcina presentan una baja sensibilidad diagnóstica MARCADORES OSEOS DE RESORCIÓN Fosfatasa acida tartrato •LA FOSFATASA ACIDA TARTRATO RESISTENTE 5b (FATR 5b) (Fosfatasa acida no prostética) Es una enzima lisosómica del osteoclasto involucrada en la degradación de la matriz ósea, se determina en suero. aunque también está presente en otros tejidos ESPECIFICIDAD OSEA Es limitada por encontrarse también en otras localizaciones (bazo, macrófagos pulmonares, epidermis y células hemáticas). Otra limitación es su inestabilidad en la muestra, dada la existencia de inhibidores plasmáticos. SENSIBILIDAD DIAGNOSTICA En Paget, neoplasias e hiperparatiroidismo (En este caso pueden alcanzarse cifras 5 veces superiores a la normalidad). Tiene su principal interés en el diagnóstico de la osteoporosis Hasta ahora ha sido el único marcador de resorción útil en osteodistrofia renal M. Halleen, S.L. Alatalo, H. Suominen, S. Cheng, A.J. Janckila, H.K. Väänänen. Tartrate-resistant acid phosphatase 5b: a novel serum marker of bone resorption. J Bone Miner Res, 15 (2000), pp. 1337-1345 http://dx.doi.org/10.1359/jbmr.2000.15.7.1337 http://dx.doi.org/10.1359/jbmr.2000.15.7.1337 Hidroxiprolina Es un aminoácido presente en el colágeno y excretado por orina. Sus niveles aumentan en períodos de alto recambio óseo. En edad avanzada se detecta mayor excreción por descomposición del colágeno. Existe un ritmo diurno de excreción.La excreción excesiva de hidroxiprolina se produce por un error congénito del metabolismo.Normalme nte se excretan como complejos peptídicos Ha quedado obsoleto por a) su poca especificidad ósea, ya que se encuentra en otros colágenos como la piel o cartílago, b) su escasa sensibilidad: ha de destruirse gran cantidad de hueso para que se detecten cifras aumentadas en orina, c) porque al absorberse en intestino, 2-3 días antes debe hacerse una dieta libre de colágeno (carne, etc.). UTILIDAD CLÍNICA Evaluación de la actividad resortiva del hueso de gran utilidad en el diagnóstico de osteoporosis y como marcador de procesos malignos. Junto con la fosfatasa alcalina (fracción ósea), la hidroxiprolina es un marcador de la respuesta al tratamiento en la enfermedad de Paget. Valor de referencia Adultos: 12-28 mg/24 hs Valor normal medio: 18 mg/24 hs MUESTRA Orina de 24 horas recogida en recipiente con ácido clorhídrico. Suquia B, Del Pino J, Juanes A, López Arias C. 1988. Comparación del índice hidroxiprolina/creatinina y de la hidroxiprolina de 24 horas. Rev. Diagn. Biol;37:177-179. Risteli J. And Risteli L. 1997. Assay of type I Procollagen domains and collagen fragments: Problems to be solvet and future trends. Scand S. Lab. Invest. 57 (supl.227):105-113. Hidroxilisina aminoácido procedente del colágeno, y su derivado galactosil- OH-lisina, concretamente del colágeno óseo, pero en gran proporción se encuentra también en la fracción C1q del complemento Derivado hidroxilado del aminoácido lisina, que es un constituyente del colágeno No se reutilizan ni metabolizan en hígado ni están influidas por la dieta, Puede emplearse como una medida del grado de reabsorción ósea Se emplean poco por los problemas metodológicos que implica su determinación Piridinolinas (Cross-links) o "puentes". Son puentes intra e ¡ntermoleculares que estabilizan junto a las fuerzas hidrofóbicas y electrostáticas las fibrillas del colágeno maduro Pasan a sangre al destruirse la matriz por acción de los OC. Se eliminan por orina sin pasar por el hígado y sin reutilizarse para formación de otros colágenos. No se absorben en intestino y por tanto no precisan ningún tipo de dieta previa. UTILIDAD CLÍNICA La Desoxipiridinolina es más específica ósea La piridinolina, aunque en bajas concentraciones también se encuentra en piel y cartílago y puede aumentar sin patología ósea en procesos como la artritis reumatoide Ventajas de las piridinolinas y dexipiridinolinas frente a la hidroxiprolina: • Niveles no influenciables por la dieta. • No tienen catabolismo en el organismo, por lo tanto representa una medida directa de la destrucción del colágeno. • Proceden exclusivamente del colágeno maduro. • Son más específicasdel tejido óseo (especialmente la deoxipiridinolina). Seibel MJ, Duncan A, Robins SP. 1989. Urinary hidroxypyridinium crosslinks provide indices of cartilage and bone involvement in arthritic diseases. J. Rheumatol, 16:964-70. SE FORMAN • a partir de 3 residuos de hidroxilisina (Piridinolina) • o 2 residuos de hidroxilisina más 1 de lisina (Deoxipiridinolina). Son útiles en el pronóstico de la osteoporosis postmenopausica y en la monitorización de tratamientos antiresortivos(estrógenos, bifosfonatos, calcitonina, SERMs, etc.). También aumentan su excreción urinaria en el hiperparatiroidismo, en el hipertiroidismo y en el Paget. Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Bonde M, Ovist P, Fledelius C, Riis BJ, Chistiansen C.1994. Inmunoassay for quantifying type I collagen degradation products in urine evaluated.Clin Chem, 40:2022-2025. Los telopéptidos son fragmentos que están unidos a crosslinks específicos del colágeno tipo I, existen dos tipos de regiones en el colágeno tipo I, el cual forma el 90% de la matriz orgánica del hueso: ▪ N-telopéptidos y C-telopéptidos (ICTP). Los N-telopéptidos o NTX o INTP se encuentran enriquecidos con deoxipiridinolina comparados con los TP. Una porción del ciclo PYR unida a la hebra de colágeno forma el N-telopéptido NTX urinario que proviene solamente del hueso. Son fragmentos de las cadenas de los extremos no helicoidales de la molécula de colágeno, liberados en la destrucción ósea ✓ Telopéptido carboxiterminal del colágeno tipo I (ICTP) ✓ Telopéptido carboxiterminal (CTx) (Crosslaps) ✓ Telopéptido aminoterminal del colágeno tipo I (NTx) Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Lawrence G. Raiz. Physiology and Pathophysiology of Bone Remodeling. Clinical Chemistry, Vol 45:8(B), 1353-1358; 1999. Telopéptido carboxiterminal del colágeno tipo I (ICTP) Es poco específico, ya que puede originarse de la degradación de cualquier colágeno que contenga puentes intermoleculares (II y III). Por lo tanto no es un buen marcador. Se determina por RÍA y guarda mala correlación con el resto de marcadores de resorción que han aparecido posteriormente. Aumenta en los casos de metástasis óseas, en el mieloma múltiple (buen valor pronóstico para valorar la supervivencia) la artritis reumatoidea (buen valor pronóstico para valorar la agresividad) Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Bonde M, Ovist P, Fledelius C, Riis BJ, Chistiansen C.1994. Inmunoassay for quantifying type I collagen degradation products in urine evaluated.Clin Chem, 40:2022-2025. Telopéptido carboxiterminal (CTx) (Crosslaps) El método más empleado (Crosslaps), que detecta la isoforma (3 es sensible en Osteoporosis pero no en alteraciones óseas tipo Paget. Tiene buena correlación con las piridinolinas no mostrando reactividad cruzada con otros colágenos. El incremento que presentan tras la menopausia es superior al que presentan las piridinolinas, por lo que dicho marcador parece más sensible al aumento del remodelado tras la menopausia. Presenta una buena valoración para la Osteoporosis del hipertiroidismo, el hiperparatiroidismo y la postmenopausia quirúrgica reciente (superando a la hidroxiprolina, piridinolina y deoxipiridinolina). Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Hanson DA, Weis MAE, Bollen AM, Maslan SL, Siger FR, Eyre DR. 1992. A specific immunoassay for monitoring human bone resorption: quantitatio of type I collagen cross- linked N-telopeptides in urine. J.Bone Miner res, 7:1251-1258. Telopéptido aminoterminal del colágeno tipo I (NTx) Es un marcador muy sensible y muy específico del tejido óseo. Se correlaciona con Piridinolinas y CTx. Presenta una gran eficacia diagnóstica - La postmenopausia con Osteoporosis - En el tratamiento antirresortivo con bifosfonatos y estrógenos - En el Paget - Anorexia nerviosa. Los resultados expresan en nanomoles de equivalentes de colágeno óseo (nM-BCE) en relación a la creatinina. Esto porque es más fácil de interpretar en términos de masa ósea reabsorbida. Potenciales usos clínicos de los marcadores óseos Osteoporosis de distintos tipos (postmenopausica, senil o secundaria a corticoides, hipertiroidismo, desnutrición,hábitos tóxicos, etc.) Evaluación de riesgo de osteoporosis en postmenopausicas perdedoras "rápidas“ o "lentas" de masa ósea. Hiperparatiroidismo primario Matástasis óseas de otras neoplasias (Ej: cáncer de mama o próstata) Monitorización de terapias antiresortivas En ancianos, ayuda a evaluar el riesgo de fractura PRINCIPAL INDICACIÓN CLÍNICA Schonau E, Rauch F. Markers of bone and collagen metabolism-problems and perspectives in paediatrics. Horm Res 1997; 48 (suppl 5): 50-9. Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones • Marcadores bioquímicos óseos en osteoporosis LA FOSFATASA ALCALINA •no tiene sensibilidad diagnóstica suficiente, pero puede aumentar como respuesta a tratamientos antireabsortivos. LA OSTEOCALCINA •aumenta en la postmenopausia como respuesta a la mayor destrucción ósea, y se normaliza tras el tratamiento con estrógenos PICP •en osteoporosis no es concluyente PINP •es menos sensible a las variaciones hormonales y actualmente se considera mejor marcador de formación LAS piridinolinas y deoxipiridinolinas •aumentan en el 90% de postmenopausicas no tratadas en relación a las premenopausicas. (Este aumento es de un 67% en las piridinolinas y de un 82% en las deoxipiridinolinas). En postmenopausicas tratadas con estrógenos, las concentraciones son inferiores CTx y NTx •se comportan en general de forma similar a la deoxipiridinolina. En la anorexia nerviosa, el NTx es el mejor marcador Ruta Táhtelá, Markku Turpeinen, Ritva Sorva, and Sirkka-Liisa Karonen. 1997. The Aminoterminal Propeptide of type I Procollagen: Evaluation of a comercial Radioinmunoassay Kit and Values in Healthy Subjeets. Clinical Biochemistry Vol. 30 №1:35-40. Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones PAGET Y EN LAS METÁSTASIS •LOS CAMBIOS ÓSEOS SON IMPORTANTES, CUALQUIERA DE LOS MARCADORES DE RESORCIÓN SUELE PRESENTAR UN INCREMENTO OSTENSIBLE DEOXIPIRIDINOLINA •Esta en estudio la posible aplicación como marcador "tumoral" de metástasis óseas en neoplasias de mama y de próstata. Whyte MP. Paget's disease of bone. N Engl J Med. 2006;355:593-600. Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones • Marcadores bioquímicos óseos en tratamientos antiresortivos DIFOSFONATOS •En tratamientos con difosfonatos, las piridinolinas son los primeros marcadores que decaen, normalizándose en 5 semanas, y siendo el primer marcador que responde. •tratamientos con difosfonatos afectan antes a los OC que a los OB: la normalidad de los marcadores de resorción (Deoxipiridinolina, CTx y NTx) precede siempre a los de formación. En la terapia hormonal substitutiva •los marcadores óseos pueden identificar pacientes no respondedoras, a las que habría que aumentar la dosis de estrógenos o pasar a otra terapia SERMs, PTHrp •actualmente se están realizando varios estudios, aunque parece confirmarse que también con estos fármacos, los marcadores de resorción son los primeros en normalizarse.. Ruta Táhtelá, Markku Turpeinen, Ritva Sorva, and Sirkka-Liisa Karonen. 1997. The Aminoterminal Propeptide of type I Procollagen: Evaluation of a comercial Radioinmunoassay Kit and Values in Healthy Subjeets. Clinical Biochemistry Vol. 30 №1:35-40. Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones • Marcadores bioquímicos óseos en tratamiento con corticoides Primeras etapas del tratamiento •En los tratamientos con corticoides la mayor pérdida ósea se produce en la primera etapa del tratamiento debiendo valorarse por tanto lo Metabolismo Óseo en este período PREDNISOLONA •La prednisolona(40 mg/día) suprime los propéptidos y aumenta las piridinolinas y deoxipiridinolinas, mostrándose como más sensible el PICP, si bien una vez retirado el tratamiento, sigue suprimido durante al menos una semana Oikarimen A, Autio P, Vuoh J, Váánámen K, Risteli L, Kiistala U, Ristelis J. 1992. Systemic glucocorticoid treatment decreases serum concentrations of carboxiterminal propeptide of tipe I procollagen and aminoterminal propeptide of type III procollagen. British Journal of Dermatology 126:172-178. MARCADORES BIOQUÍMICOS DE REMODELADO ÓSEO Tipo de marcador Nombre del marcador Tejido de origen Espécimen utilizado Valores biológicos de referencia* José Roberto Barba Evia Marcadores de remodelado óseo y osteoporosis Rev Mex Patol Clin, Vol. 58, Núm. 3, pp 113-137 • Julio - Septiembre, 2011 RESUMEN LAS DETERMINACIONES DE MARCADORES BIOQUÍMICOS DE REMODELADO ÓSEO INFORMAN DE LAS TASAS DE FORMACIÓN Y RESORCIÓN, POR LO QUE CONSTITUYEN HERRAMIENTAS ESENCIALES EN LA INVESTIGACIÓN CLÍNICA Y BÁSICA DE PROCESOS RELACIONADOS CON EL METABOLISMO ÓSEO Aunque estos marcadores no pueden cuantificar masa ósea tienen capacidad para predecir el riesgo de fractura y pueden ser útiles en la adopción de determinadas decisiones terapéuticas La combinación apropiada de mediciones de densidad mineral ósea y marcadores de remodelado debe mejorar la eficiencia en la evaluación de los pacientes con trastornos del metabolismo óseo. No obstante, en el momento presente la amplia variabilidad en la sensibilidad y especificidad de los marcadores disponibles no permite establecer su papel preciso en la práctica clínica Diapositiva 1: BASES FISIOLÓGICAS DE LA REGENERACIÓN ÓSEA Diapositiva 2 Diapositiva 3 Diapositiva 4 Diapositiva 5 Diapositiva 6 Diapositiva 7 Diapositiva 8 Diapositiva 9: OSTEOBLASTOS Y SU DIFERENCIACION A OSTEOCITOS Diapositiva 10 Diapositiva 11: REGENERACIÓN ÓSEA Diapositiva 12 Diapositiva 13 Diapositiva 14 Diapositiva 15 Diapositiva 16: REMODELADO OSEO Diapositiva 17: FASES DEL REMODELADO Diapositiva 18 Diapositiva 19 Diapositiva 20: Estadística del ciclo de remodelado óseo en el adulto. Diapositiva 21: FACTORES REGULADORES DEL REMODELADO OSEO Diapositiva 22: FACTORES GENETICOS Diapositiva 23: FACTORES MECANICOS Diapositiva 24: FACTORES VASCULARES Diapositiva 25: FACTORES NUTRICIONALES Diapositiva 26: FACTORES HORMONALES Diapositiva 27: FACTORES HORMONALES Diapositiva 28: FACTORES HORMONALES Diapositiva 29: FACTORES HORMONALES Diapositiva 30: 1,25(OH)2 vitamina D3 o calcitriol Diapositiva 31: FACTORES HORMONALES Diapositiva 32: FACTORES HORMONALES Diapositiva 33: FACTORES HORMONALES Diapositiva 34: FACTORES HORMONALES Diapositiva 35: FACTORES HORMONALES Diapositiva 36: HORMONA DE CRECIMIENTO (GH): Diapositiva 37 Diapositiva 38 Diapositiva 39: IGF-I y II (Insulin-like Growth Factor I y II): Diapositiva 40: TGF-β (Transforming Growth Factor-β) Diapositiva 41: BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) Diapositiva 42: PDGF (Platelet-Derived Growth Factor): Diapositiva 43: FGF (Fibroblastic Growth Factor) Diapositiva 44: EGF (Epidermal Growth Factor): Diapositiva 45: VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor): Diapositiva 46: GM-CSF (Granulocyte/Macrophage-Colony Stimulating Factor): Diapositiva 47: M-CSF (Macrophage-Colony Stimulating Factor): Diapositiva 48: TNF (Tumor Necrosis Factor): Diapositiva 49 Diapositiva 50 Diapositiva 51 Diapositiva 52: Ciclo de remodelado Diapositiva 53: Marcadores bioquímicos en relación con la histología y fisiología óseas Diapositiva 54: MARCADORES BIOQUIMICOS DEL REMODELADO OSEO Diapositiva 55 Diapositiva 56 Diapositiva 57: La fosfatasa alcalina total Diapositiva 58: La fosfatasa alcalina ósea Diapositiva 59: La OSTEOCALCINA BGP Diapositiva 60: Propéptidos carboxi y aminoterminal (PICP y PINP) Diapositiva 61 Diapositiva 62: Fosfatasa acida tartrato Diapositiva 63: Hidroxiprolina Diapositiva 64 Diapositiva 65: Piridinolinas (Cross-links) o "puentes". Diapositiva 66: Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Diapositiva 67: Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Diapositiva 68: Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Diapositiva 69: Marcadores derivados de las regiones telopeptídicas del colágeno tipo I Diapositiva 70 Diapositiva 71 Diapositiva 72: Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones Diapositiva 73: Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones Diapositiva 74: Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones Diapositiva 75: Marcadores bioquímicos óseos en distintas situaciones Diapositiva 76 Diapositiva 77 Diapositiva 78 Diapositiva 79 Diapositiva 80 Diapositiva 81
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