participación de la osteoprotegerina (opg/rankl/rank) en el remodelado oseo y calcificaciones...

Participación de la Osteoprotegerina (OPG/RANKL/RANK)

en el remodelado oseo y calcificaciones vasculares en

enfermos renales

J.V. Torregrosa

Barcelona

célulascélulasrevestimientorevestimiento osteoclastososteoclastos osteoblastososteoblastos célulascélulas

revestimientorevestimiento

reposoreposo reabsorciónreabsorción reversareversa formaciónformación mineralizaciónmineralización

3 semanas3 semanas 3 meses3 meses

Remodelado óseoRemodelado óseo

Remodelado óseoRemodelado óseo

Los osteoclastos eliminan la matriz Los osteoclastos eliminan la matriz ósea y crean una cavidad óseaósea y crean una cavidad ósea

Los osteoblastos acuden y rellenan Los osteoblastos acuden y rellenan la cavidad formando hueso nuevola cavidad formando hueso nuevo

OSTEOCLASTOOSTEOCLASTO OSTEOBLASTOOSTEOBLASTO

• Estudios Estudios in vivoin vivo e e in vitro in vitro indicaron necesaria la presenciaindicaron necesaria la presencia de de celscels estromales/OB para que se produjera la activación y diferenciación de los OCestromales/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 Se observó que los OB producían un factor local que inducía la diferenciación de los OCde los OC

• Inicialmente este factor se denominó ODF (“ osteoclast differentiation factor”), Inicialmente este factor se denominó ODF (“ osteoclast differentiation factor”), también llamado SOFA (“stromal osteoclast forming activity”).también llamado SOFA (“stromal osteoclast forming activity”).

Lineas celularesLineas celulares

Identificación de nuevo Identificación de nuevo miembro de la familia del miembro de la familia del receptor del TNF. receptor del TNF.

Ratones transgénicos Ratones transgénicos con sobrexpresión de con sobrexpresión de esta proteína esta proteína

osteopetrosisosteopetrosis

Simonet WS et al. Cell 1997

Identificación de la osteoprotegerinaIdentificación de la osteoprotegerina

En co-cultivo la OPG producía una En co-cultivo la OPG producía una disminución de OCdisminución de OC dosis-dependiente. dosis-dependiente.

La La administración del OPGadministración del OPG en el ratón producía un en el ratón producía un aumento de la masa óseaaumento de la masa ósea y y prevenía su pérdida tras ooforectomía.prevenía su pérdida tras ooforectomía.

Por su capacidad de Por su capacidad de “proteger el hueso”“proteger el hueso” se denominó se denominó “OSTEOPROTEGERINA”“OSTEOPROTEGERINA”

Descubrimiento de la osteoprotegerinaDescubrimiento de la osteoprotegerina

La inactivación de la OPG en el ratón confirma que la función de la OPG es bloquear 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 la formación OC y la reabsorción ósea: los ratones OPG -/-ratones OPG -/- presentan presentan OC, de OC, de masa ósea y fracturas.masa ósea y fracturas.

Mueren por severas Mueren por severas anomalías esqueléticas y CALCIFICACIONES VASCULARES.anomalías esqueléticas y CALCIFICACIONES VASCULARES.

Bucay N et al. Genes Dev 1998

Identificación de la osteoprotegerinaIdentificación de la osteoprotegerina

Ratones RANKL -/- tienen una osteopetrosis con ausencia total de OC.Ratones RANKL -/- tienen una osteopetrosis con ausencia total de OC.

Tratamiento con RANKL produce hipercalcemia y una marcada pérdida ósea.Tratamiento con RANKL produce hipercalcemia y una marcada pérdida ósea.

Todos estos efectos pueden bloquearse con la administración de OPGTodos estos efectos pueden bloquearse con la administración de OPG

RANKL -/- OSTEOPETROSISRANKL -/- OSTEOPETROSIS Tratamiento con RANKL OSTEOPOROSISTratamiento con RANKL OSTEOPOROSIS

Identificación del RANKL y RANKIdentificación del RANKL y RANK

Mecanismo molecular de regulación del remodelado óseoMecanismo molecular de regulación del remodelado óseo

proliferaciónproliferaciónyy

diferenciacióndiferenciación

OsteoclastosOsteoclastosactivadosactivados

Cél. estromalosteoblasto

Precursores Precursores osteoclastososteoclastos

RANKRANK

RANKLRANKL

M-CSFM-CSF

RANKL

OPGOPG

+ ACTIVACION+ ACTIVACION

- INHIBICION- INHIBICION

RANKLRANKL

RANKRANK

RANKLRANKL OPGOPG

+ DIFERENCIACION+ DIFERENCIACION

- INHIBICION- INHIBICION

Mecanismo molecular de regulación del remodelado óseoMecanismo molecular de regulación del remodelado óseo

Los estudios experimentales con fenotipos opuestos permiten analizar el Los estudios experimentales con fenotipos opuestos permiten analizar el efecto estimulador o inhibidor sobre la OPG o RANKL de varios mediadores efecto estimulador o inhibidor sobre la OPG o RANKL de varios mediadores ( hormonas, factores de crecimiento y citocinas) sobre la osteoclatogénesis( hormonas, factores de crecimiento y citocinas) sobre la osteoclatogénesis

Los fenotipos que Los fenotipos que sobrexpresansobrexpresan la la OPGOPG o tienen una o tienen una deleccióndelección del del RANKLRANKL OSTEOPETROSISOSTEOPETROSIS

Los fenotipos que Los fenotipos que sobrexpresansobrexpresan RANKLRANKL o tienen una o tienen una deleccióndelección de la de la OPGOPG OSTEOPOROSIS OSTEOPOROSIS

Factores reguladores de la osteoprotegerinaFactores reguladores de la osteoprotegerina

Reguladores que estimulan la diferenciación osteoclástica a través del Reguladores que estimulan la diferenciación osteoclástica a través del RANKL, inhiben de forma simultánea la OPG RANKL, inhiben de forma simultánea la OPG

Algunos reguladores: Algunos reguladores: CalcitriolCalcitriol, , PTHPTH, PGE, PGE22, IL-1, IL-1

La osteoclastogénesis La osteoclastogénesis requiere un balance requiere un balance entre la producción de entre la producción de RANKL y OPGRANKL y OPG

““TEORIA DE LA CONVERGENCIA”TEORIA DE LA CONVERGENCIA”

La relación final entre RANKL/OPG será la que determine La relación final entre RANKL/OPG será la que determine la diferenciación, activación y apoptosis osteoclásticala diferenciación, activación y apoptosis osteoclástica

Factores reguladores de la osteoprotegerinaFactores reguladores de la osteoprotegerina

Factores reguladores de la osteoprotegerina (in vitro)Factores reguladores de la osteoprotegerina (in vitro)

Calcitriol Aumenta Aumenta

PTH Disminuye Aumenta

Anticalcineurínicos Disminuye Aumenta

Esteroides Disminuye Aumenta

OPG RANKL

Células que expresan OPG Células que expresan OPG

Expresión OPG RNAm en Expresión OPG RNAm en tejidos embrionarios:tejidos embrionarios:

• RatónRatón

• HumanoHumano

Expresión OPG alta:Expresión OPG alta:

• Cartílago óseoCartílago óseo

• ArteriasArterias

• Tracto digestivoTracto digestivo

CélCélula T activadaula T activadaRANKLRANKL

OPGOPG

Células que expresan OPG y/o RANKLCélulas que expresan OPG y/o RANKL

CélCélula endotelialula endotelial

CélCél. Músculo liso. Músculo liso

RANKLRANKL

RANKLRANKL

OPGOPG

Prolonga la supervivencia Prolonga la supervivencia y la capacidad y la capacidad

inmunoestimuladora de inmunoestimuladora de las células dendríticaslas células dendríticas

Prolonga la supervivencia Prolonga la supervivencia de las cél. Endoteliales de las cél. Endoteliales (efecto aniapoptótico)(efecto aniapoptótico)

El RANKL procedente de las otras lineas celulares es funcionalmente activo y El RANKL procedente de las otras lineas celulares es funcionalmente activo y capaz de activar los osteoclastoscapaz de activar los osteoclastos

Existen tres formas circulantes de Osteoprotegerina: Existen tres formas circulantes de Osteoprotegerina:

- monomérica (en mayor porcentaje)- monomérica (en mayor porcentaje)

- homodimérica (la forma activa)- homodimérica (la forma activa)

- ligada ala RANKL- ligada ala RANKL

Determinación de la osteoprotegerinaDeterminación de la osteoprotegerina

Correlación entre la relación RANKL/OPG (expresada en RNAm del tejido óseo) Correlación entre la relación RANKL/OPG (expresada en RNAm del tejido óseo) y parámetros histomorfométricos de formación y reabsorción óseay parámetros histomorfométricos de formación y reabsorción ósea

El aumento de la El aumento de la relación RANKL/OPG relación RANKL/OPG en las cels sinoviales en las cels sinoviales de pacientes con de pacientes con artritis reumatoide se artritis reumatoide se asocia a aumento de asocia a aumento de la osteoclastogénesisla osteoclastogénesis

Fazzalari Nl et al. J Bone Miner Res 2001

OsteoprotegerinaOsteoprotegerina

Determinación OPG en 242 individuos de 23-90 años, y su relación con la 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).edad, sexo, DMO y el remodelado óseo ( PIR, DPIR, BGP, BAP).

Yano K et al. J Bone Miner Res 1999


Yano K et al. J Bone Miner Res 1999

0

1

2

3

NormalNormal OsteopeniaOsteopenia OsteoporosisOsteoporosis

OPG/OCIF OPG/OCIF (ng/ml)(ng/ml)

P < 0.0001P < 0.0001

Correlación positiva entre la OPG sérica y la fosfatasa alcalina ósea, PIR y DPIRCorrelación 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 osteoporosisLa concentración sérica de OPG era más alta en las pacientes con osteoporosis

r= 0.374 r= 0.374 p=0.0008p=0.0008

r= 0.457 r= 0.457 p=0.0001p=0.0001

r= 0.397 r= 0.397 p=0.0005p=0.0005


Otros estudios han mostrado resultados contradictorios en la relación Otros estudios han mostrado resultados contradictorios en la relación OPG – remodelado óseo:OPG – remodelado óseo:

Szulc P et al. J Clin Endocrinol Metab 2001

4

6

8DPIR (nM/mM cret)DPIR (nM/mM cret)

OPG-P1OPG-P1 OPG-P2OPG-P2 OPG-P3OPG-P3

< 39 pg/ml< 39 pg/ml > 68 pg/ml> 68 pg/ml


OPG y su relación con la DMO, fracturas, AVC, mortalidad y factores de OPG y su relación con la DMO, fracturas, AVC, mortalidad y factores de riesgo cardiovascularriesgo cardiovascular

Browner WS et al. J Clin Endocrinol Metab 2001

OPG con la edadOPG con la edad

OPG en diabéticosOPG en diabéticos

OPG en pacientes en THSOPG en pacientes en THS

OPG se asoció con aumento del OPG se asoció con aumento del riesgo de muerte cardiovascularriesgo de muerte cardiovascular

No relación entre OPG y DMONo relación entre OPG y DMO

Relación inversa entre OPG y Relación inversa entre OPG y osteocalcinaosteocalcina


Valores séricos de OPG en Valores séricos de OPG en pacientes con cáncer de pacientes con cáncer de próstata, con y sin próstata, con y sin metástasis y con pacientes metástasis y con pacientes con hiperplasia de con hiperplasia de próstata. próstata.

OPG / fosfatasa alcalina OPG / fosfatasa alcalina ósea / NTX. ósea / NTX.

Jung K et al Clin Chem 2001


Expresión de RANKL y OPG en biopsias óseas de pacientes con HPT Expresión de RANKL y OPG en biopsias óseas de pacientes con HPT primario antes y después de PTxprimario antes y después de PTx

Stilgren LS, Bone 2004

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2Expresión RANKLExpresión RANKL

AntesAntes DespuésDespués

OPG: Hiperparatiroidismo primarioOPG: Hiperparatiroidismo primario

p=nsp=ns

El índice RANKL/OPG se relacionó con parámetros El índice RANKL/OPG se relacionó con parámetros histomorfométicos de formación ósea al añohistomorfométicos de formación ósea al año

0

2

4

6

p=nsp=ns

Expresión OPGExpresión OPG

p< 0.05p< 0.05

RANKL/OPGRANKL/OPG

AntesAntes DespuésDespués

OPG: uso continuo o intermitente de la PTHOPG: uso continuo o intermitente de la PTH

% d

el v

alo

r m

áxim

o

0

20

40

60

80

100

120

140 OPG

RANKL

1 3 6 240

Tiempo después de administrar la PTH (horas)

[8g/100 gm, SC]

Curso temporal del efecto de la PTH, Curso temporal del efecto de la PTH, en inyección única, en inyección única,

sobre la OPG y RANKL sobre la OPG y RANKL

Curva dosis-respuesta de Curva dosis-respuesta de OPG y RANKL a la infusión continua OPG y RANKL a la infusión continua

de PTHde PTH

% d

el v

alo

r m

áxim

o

0

20

40

60

80

100

120

OPG RANKL

Sham 0.0 0.01 0.1 1.0 2.0 5.0 10

PX+PTH (g/100 gm/6hr)

Ma et al Endocrinology 2001Ma et al Endocrinology 2001

Valores de OPG y su relación con la PTH y los marcadores del remodelado Valores de OPG y su relación con la PTH y los marcadores del remodelado óseo (FAO, CTX) en 44 pacientes en HDóseo (FAO, CTX) en 44 pacientes en HD

Avbersek-Luznik I, Clin Chem Lab Med 2002

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600OPG OPG (pg/ml)(pg/ml)

ControlControl IRCIRC

< 200 pg/ml< 200 pg/ml > 200 pg/ml> 200 pg/ml

OPG: Insuficiencia renal crónicaOPG: Insuficiencia renal crónica

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

IRC-PTH bajaIRC-PTH baja IRC-PTH altaIRC-PTH alta

OPG OPG (pg/ml)(pg/ml)

p<0.0001p<0.0001

p=0.06p=0.0688

No relación entre OPG y marcadores del No relación entre OPG y marcadores del remodelado óseoremodelado óseo

Valores de OPG y su relación con la PTH, 25-OHValores de OPG y su relación con la PTH, 25-OH22D, marcadores del D, marcadores del

remodelado óseo (FAO, BGP) y análisis histomorfométrico de biopsias óseas remodelado óseo (FAO, BGP) y análisis histomorfométrico de biopsias óseas en 39 pacientes en HDen 39 pacientes en HD

Coen G, Nephrol Dial Transplant 2002

0

50

100

150

200

OPG OPG (pg/ml)(pg/ml)

ControlControl IRCIRC


DIAGNOSTICO HISTOLOGICO:DIAGNOSTICO HISTOLOGICO:

• 12 Hiperparatiroidismo (HPT)12 Hiperparatiroidismo (HPT)

• 17 Enfermedad mixta (EM)17 Enfermedad mixta (EM)

• 8 Enfermedad ósea adinámica (EOA)8 Enfermedad ósea adinámica (EOA)

• 2 Osteomalacia (OM)2 Osteomalacia (OM)



0

50

100

150

200

HPTHPT EMEM EOAEOA

OPG (pg/ml)OPG (pg/ml)

0

50

100

150

200

HPT+EMHPT+EM EOAEOA

OPG (pg/ml)OPG (pg/ml)

PTH > 300PTH > 300 PTH < 300PTH < 300

p< 0.05p< 0.05


p< 0.001p< 0.001 P= 0.03P= 0.03 p< 0.01p< 0.01p=nsp=ns

OPG y RANK-L en célula muscular lisa vascular y osteoblastos OPG y RANK-L en célula muscular lisa vascular y osteoblastos incubados con suero normal humano y urémicoincubados con suero normal humano y urémico

Moe SM et al. Kidney Int 2005

Valores de OPG antes y después del trasplante renalValores de OPG antes y después del trasplante renal

Sato T et al. Am J Kidney Dis 2001

0

0,5

1

1,5

2OPG (ng/ml)OPG (ng/ml)

Pre-TxPre-Tx 22 1414

Días después del trasplante

Osteoprotegerina en el trasplante renalOsteoprotegerina en el trasplante renal

2828

Moe SM et al. Kidney Int 2005

Osteoprotegerina en el Trasplante renalOsteoprotegerina en el Trasplante renal

19 receptores injerto renal (basal y 15-20 meses post-TR)19 receptores injerto renal (basal y 15-20 meses post-TR)

p<0.001p<0.001

Hofbauer LC, et al. Endocrinology 1999


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 (OPG) y Glucocorticoides:

Dosis respuesta (A) y tiempo (B) sobre la expresión de OPG mRNA tras administración de dexametasona


Osteoprotegerina (OPG) y CsA,Tacrolimus,Rapamicina:

Hofbauer LC, et al. Biochem Biophys Research Com 2001

Regulation of OPG and RANKL mRNA levels in a human marrow stromal cell line


Osteoprotegerina (OPG) y CsA,Tacrolimus,Rapamicina:

Hofbauer LC, et al. Biochem Biophys Research Com 2001

El tratamiento con OPG disminuye la reabsorción ósea en mujeres El tratamiento con OPG disminuye la reabsorción ósea en mujeres posmenopáusicasposmenopáusicas

Bekker PJ et al. J Bone Miner Res 2001

Posibilidades terapéuticasPosibilidades terapéuticas

NTX

El tratamiento con AMG 162 (Ac monoclonal contra RANKL) en mujeres El tratamiento con AMG 162 (Ac monoclonal contra RANKL) en mujeres posmenopáusicas disminuye el remodelado óseoposmenopáusicas disminuye el remodelado óseo


Bekker PJ et al. J Bone Miner Res 2004

Pamidronato y Zoledronato estimulan mRNA y secreción OPG en Pamidronato y Zoledronato estimulan mRNA y secreción OPG en osteoblastos humanos osteoblastos humanos


Vierek V, et al Biochem Biophys Research Commun 2002

Maxacalcitol reduce los valores séricos de OPG (50 pacientes en HD)Maxacalcitol reduce los valores séricos de OPG (50 pacientes en HD)


Kazama JJ, et al. Clin Nephrol 2005

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Basal 6 mes

PTHi

OPG

Atorvastatina estimula mRNA y secreción de OPG en osteoblastos Atorvastatina estimula mRNA y secreción de OPG en osteoblastos humanoshumanos


Vierek V, et al. J Cell Biochem 2005

Dosis dependiente Tiempo dependiente

Schoppet M et al. JCEM 2003

Osteoprotegerina en la enfermedad vascularOsteoprotegerina en la enfermedad vascular

0

2

4

6

8

10OPG (pmol/l)OPG (pmol/l)

ControlControl 1 vaso1 vaso 2 vasos2 vasos

Enfermedad coronariaEnfermedad coronaria

3 vasos3 vasos

**p<0.005p<0.005 **p<0.05p<0.05**p<0.001p<0.001

522 varones a los que practican coronariografía para estudio de enf. vascular522 varones a los que practican coronariografía para estudio de enf. vascular

Ziegler S et al. Atherosclerosis 2005

Osteoprotegerina en la enfermedad vascularOsteoprotegerina en la enfermedad vascular

67 pacientes con patologia vascular periférica a los que practican angiografia 67 pacientes con patologia vascular periférica a los que practican angiografia (iliaca primitiva, externa,femoral superficial,poplitea,tibial anterior,peronea, (iliaca primitiva, externa,femoral superficial,poplitea,tibial anterior,peronea,

tibial posterior)tibial posterior)

Osteoprotegerina en la patologia vascularOsteoprotegerina en la patologia vascular

Modelo hipotético implicación OPG en calcificación vascularModelo hipotético implicación OPG en calcificación vascular

LUZ VASCULAR

INTIMA

MEDIA

ADVENTICIA

OPGOPG OPGOPG

TRIALTRIAL Apoptosis Calcificación

Osteoprotegerina en la patologia vascularOsteoprotegerina en la patologia vascular

OPG

TRIAL

Calcif. media Calcif. neointima

Schoppet M, et al. J Clin Endocrin Metab 2004

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

ResumenResumen

• LLa concentración sérica de OPG y RANKL puede no a concentración sérica de OPG y RANKL puede no reflejar su actividad local en hueso (puede proceder de reflejar su actividad local en hueso (puede proceder de otras fuentes) otras fuentes)

•Falta de sensibilidad de los tests (Valores séricos Falta de sensibilidad de los tests (Valores séricos inferiores a 1 pmol/L)inferiores a 1 pmol/L)

•La mayoria de RANKL se encuentra unido a la célula y La mayoria de RANKL se encuentra unido a la célula y no es detectable en la circulaciónno es detectable en la circulación

ResumenResumen

Limitaciones

• Factores que pueden influir en la variabilidad de las Factores que pueden influir en la variabilidad de las determinaciones: ritmo circadiano, almacenamiento de las determinaciones: ritmo circadiano, almacenamiento de las muestras y método de recolección.muestras y método de recolección.

•Otros factores que pueden influir en la variabilidad: edad, Otros factores que pueden influir en la variabilidad: edad, sexo y comorbilidad.sexo y comorbilidad.

•Especificidad de los métodos determinación OPG: Especificidad de los métodos determinación OPG: determinamos monómero determinamos monómero

ResumenResumen

Limitaciones

• Resultados dispares en la respuesta a tratamiento Resultados dispares en la respuesta a tratamiento (bifosfonatos): dependen del momento de la determinación(bifosfonatos): dependen del momento de la determinación

•Muchos estudios han sido retrospectivosMuchos estudios han sido retrospectivos

•Se desconoce con certeza el método de aclaramiento de OPG Se desconoce con certeza el método de aclaramiento de OPG desde la circulacióndesde la circulación

ResumenResumen

Limitaciones

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

http://www.cervantesvirtual.com/servlet/SirveObras/cerv/12371067559018288532624/thm0000.htm

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

Multiplicate por cero, …….tio

participación de la osteoprotegerina (opg/rankl/rank) en el remodelado oseo y calcificaciones...

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