Unidade fisiopatológica de desenvolvimento de osteoporose e arteriosclerose de vasos sanguíneos

Na estrutura da mortalidade nos países desenvolvidos, o papel principal pertence às doenças do sistema circulatório. Doenças cardiovasculares (hipertensão arterial, cardiopatia isquêmica, infarto do miocárdio), com base na aterosclerose, são justamente a epidemia do século XXI.

. Segundo a OMS, o número de mortes vai aumentar para 20 milhões ao mesmo tempo, uma das principais causas de prejuízo funcional e incapacidade na população adulta é a osteoporose (OP) no mundo para o ano de doença cardiovascular mata mais de 17 milhões de pessoas e em 2015 - a doença mais conhecida e muitas vezes ocorrida no mundo do sistema ósseo com prevalência associada à idade. A osteoporose é uma doença poligênica multifatorial do esqueleto, que é a forma mais comum de osteopatia metabólica. A doença é caracterizada por perda de massa óssea, violação de sua microarquitetura (destruição de trabéculas), diminuição da força e acompanhada de alto risco de fraturas.

São as fraturas, das quais as fraturas mais graves do pescoço do fêmur e do raio no terço inferior do antebraço, determinam o significado médico-médico-social da doença, incluindo o aumento da mortalidade e as perdas econômicas significativas associadas. A peculiaridade da osteoporose reside no fato de que esta doença afeta principalmente idosos e seniles. O aumento significativo da incidência de osteoporose, observado a partir da segunda metade do século 20, reflete naturalmente as mudanças demográficas que ocorrem na população e manifesta-se pelo envelhecimento da população em todos os países industrializados do mundo. Numerosos estudos epidemiológicos, realizados recentemente no mundo e na Europa, indicam uma correlação positiva entre doenças cardiovasculares e patologias do sistema ósseo. Ao mesmo tempo, muitos autores associam osteoporose com a progressão da aterosclerose, incluindo a calcificação das paredes dos vasos. Em mulheres com fraturas osteoporóticas, há um aumento na freqüência de calcificação da aorta e das artérias coronárias, cuja gravidade correlaciona-se com a diminuição da densidade mineral óssea (DMO).

Estudos S. O. Song et al. Foi encontrada uma relação entre a diminuição da DMO da coluna vertebral e do fêmur proximal e o aumento do conteúdo de cálcio nas artérias coronárias de acordo com a tomografia computadorizada por feixe de elétrons. M. Naves et al. Descobriu que em mulheres com osteoporose pós-menopausa, uma diminuição da DMO em um desvio padrão do pico de massa óssea foi associada com um aumento no risco de mortalidade geral em 43% e morte prematura por doença cardiovascular. Em outros estudos, também descobriu-se que, em pacientes com diminuição da DMO, as concentrações de lipídios no sangue são mais freqüentemente observadas, a aterosclerose coronária mais grave se desenvolve, o risco de desenvolver um AVC e infarto do miocárdio é significativamente aumentado. Esses dados sugerem que o aumento da freqüência de osteoporose, calcificação ectópica e aterosclerose nos mesmos pacientes tem uma base patogenética comum. O conceito de que doenças cardiovasculares e osteoporose estão ligados através de marcadores que simultaneamente afetam células vasculares e ósseas foi confirmado em extensos estudos experimentais.

O candidato para o papel deste marcador é a recém-descoberta proteína de osteoprotegerina (OPG), pertencente à família dos receptores do fator de necrose tumoral e incluída no sistema RANKL-RANK-OPG-citoquina.

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Remodelando o osso e o papel de rankl-rank-opg-system

A osteoporose é uma doença baseada nos processos de remodelação óssea com aumento da reabsorção óssea e diminuição da síntese óssea. Ambos processo de formação do osso está intimamente ligada e são o resultado de interações celulares osteoblastos (OB) e osteoclastos (OC) originários a partir de precursores de várias linhas celulares de osteoblastos - de células estaminais mesenquimais, osteoclastos - a partir de células de medula óssea de monócitos-macrófagos. Osteoblastos são uma célula mononuclear que participa no processo de formação óssea e mineralização de células da matriz óssea. Os osteoblastos desempenham um papel fundamental na modulação da remodelação óssea e na regulação da atividade metabólica de outras células ósseas. Eles secretam uma variedade de substâncias biologicamente activas por meio das quais afectam o processo de maturação das células - antecessor de osteoclastos, transformando-se em grandes células multinucleadas capazes de ser envolvido na reabsorção óssea, isto é, a reabsorção do osso, que actua apenas no osso mineralizado, sem alterar a matriz efectiva de osso .. .

Maturação e diferenciação dos osteoblastos são realizadas sob a influência de vários factores específicos que afectam o processo de pro-transcricional mais importante dos quais é a proteína Cbfal (óleo fator de ligação ao núcleo; também conhecido como factor de transcrição relacionados enfezado 2; RUNX2). Em ratos com insuficiência de Cbfal / RUNX2, há uma desaceleração significativa no processo de formação óssea e a maturação de células OB não é observada. Em contraste, a introdução de Cbfal recombinante em animais induz a expressão de genes inerentes aos osteoblastos em células neoesteogênicas. Papel significativo realizado Cbfal / RUNX2 na diferenciação e maturação de osteoblastos é também evidente na capacidade da proteína para regular a função de muitos genes envolvidos na síntese de proteínas ósseas: colagénio de tipo 1, osteopontina (OPN), osteocalcina e sialoproteina. O crescimento e a capacidade funcional sobre a influência como parácrina e / ou factores autócrinos que regulam a actividade de transcrição de processos intranucleares, a síntese de OPN e de osteocalcina. Estes incluem uma série de fatores de crescimento celular, moduladores de citoquinas, substâncias biologicamente ativas hormonais. A suposição de que a ativação e regulação do remodelamento ósseo é uma conseqüência da interação de osteoblastos e osteoclastos foi confirmada em inúmeros trabalhos de pesquisa. Progressos significativos na compreensão dos processos de remodelação óssea foi conseguida com a abertura da RANKL-RANK-OPG-sistema de citocina, que desempenha um papel chave na formação, diferenciação e actividade de osteoclastos. A abertura deste sistema tem sido a pedra angular para a compreensão da patogénese da osteoporose, regulando osteoclastogese e reabsorção do osso, bem como outros processos envolvidos na remodelação óssea local. A regulação de osteoclastogénese realizada principalmente por duas citocinas: receptor de ligando - activador do factor nuclear-kapa B (RANKL), e a OPG em um factor de estimulação de fundo permissiva acção de colónias de macrófagos (M-CSF).

RANKL - uma glicoproteína produzida pelas células osteoblásticas série, linfócitos T activados, que pertence aos ligandos da superfamia do factor de necrose tumoral (TNF) é o principal estímulo de maturação de osteoclastos. Base molecular das interacções intercelulares envolvendo RANKL-RANK-OPG-sistema pode ser representado como se segue: RANKL, expressos sobre a superfície dos osteoblastos, que está associada com RANK-receptor localiza-se em membranas de células - precursores OK, e induz o processo de diferencial-tsirovki e activação de osteoclastos. Ao mesmo tempo, células-tronco da medula óssea e OB liberam M-CSF. Este fator de crescimento de polipéptido, que interage com seu receptor transmembranar de alta afinidade (c-fms), ativa a tirosina quinase intracelular, estimulando a proliferação e diferenciação da célula precursora de osteoclastos. A atividade proliferativa do M-CSF é significativamente aumentada quando exposta ao hormônio paratireoidiano OB, vitamina D3, interleucina 1 (IL-1), TNF e, inversamente, diminui sob a influência de estrogênios e OPG. Os estrogénios, que interagem com os receptores OB intracelulares, aumentam a atividade proliferativa e funcional da célula, ao mesmo tempo em que reduzem a função dos osteoclastos estimulando a produção com osteoblasto OPG. OPG é um receptor solúvel para RANKL, sintetizado e liberado por células osteoblásticas, bem como células estriadas, células vasculares endoteliais e linfócitos B. OPG actua como um receptor-armadilha para RANKL endena, bloqueando a sua interacção com o seu próprio receptor (RANK), e, assim, inibe a formação de células osteoclastos maduros multinucleadas, perturbando o processo de osteoclastogese e diminuir a actividade de reabsorção óssea. O RANKL sintetizado e liberado por células OB é um fator específico necessário para o desenvolvimento e funcionamento de OK. RANKL interage com trópico mesma RANK receptor na membrana da célula - antecessor OK (precursor comum para os osteoclastos e monócitos / macrófagos), resultando em uma cascata intracelular genómicas trans-formações. O RANK atua no fator nuclear kappa-B (NF-kB) através da proteína TRAF6 conjugada ao receptor, que ativa e traduz NF-kB do citoplasma para o núcleo celular.

A acumulação de NF-kB ativado aumenta a expressão da proteína NFATcl, que é um gatilho específico que desencadeia a transcrição de genes intracelulares que formam o processo de osteoclastogênese. O osteoclastos diferenciado toma uma posição definitiva na superfície do osso e desenvolve um citoesqueleto especializado que permite criar uma cavidade isolada de reabsorção, um microambiente entre osteoclastos e osso. A membrana OK, que é transformada em uma cavidade formada pela célula, forma uma pluralidade de dobras, adquire uma aparência ondulada, o que aumenta consideravelmente a superfície de resorvente. O microambiente da cavidade criada de reabsorção é acidificado por bombeamento eletrogênico de prótons para dentro. O pH intracelular OK é mantido com a participação da anidrase carbônica II por troca de íons HCO3 / Cl através da membrana anti-reabsortiva da célula. O cloro ionizado através dos canais de anião da membrana de reabsorção ondulada penetra na microcavidade da reabsorção, pelo que o pH na cavidade atinge valores de 4,2-4,5. O meio ácido proporciona condições para a mobilização fase mineral do osso, e gera as condições óptimas para a degradação da matriz orgânica do osso com a enzima catepsina K sintetizada e libertada para a reabsorção por via oral "de vesículas ácidas" OK. Aumentar a expressão de RANKL leva diretamente à ativação da reabsorção óssea e a uma diminuição da DMO do esqueleto. A introdução do RANKL recombinante até o final do primeiro dia levou ao desenvolvimento de hipercalcemia e no final do terceiro - uma perda significativa de massa óssea e uma diminuição na MIC. O equilíbrio entre RANKL e OPG realmente determina a quantidade de osso reabsorvido eo grau de alteração na DMO. Em experimentos com animais, verificou-se que o aumento da expressão de OPG em camundongos leva a um aumento na massa óssea, osteopetrose e é caracterizada por uma diminuição no número e atividade de osteoclastos. Em contraste, quando o gene OPG é desligado, observa-se uma diminuição da DMO, um aumento significativo no número de osteoclastos maduros e multinucleados, uma diminuição da densidade óssea e a ocorrência de fraturas vertebrais espontâneas.

A administração subcutânea a camundongos de OPG recombinante a uma dose de 4 mg / kg / dia durante a semana restaurou a MIC. No modelo de artrite adjuvante em ratos, a administração de OPG (2,5 e 10 mg / kg / dia) durante 9 dias no estágio inicial do processo patológico bloqueou a função RANKL e impediu a perda de massa de tecido ósseo e cartilaginoso. As experiências conduzidas indicam que a função OPG basicamente consiste em reduzir ou "desligar" significativamente os efeitos causados pelo RANKL. Já se tornou evidente que manter a relação entre RANKL e OPG é uma condição importante para manter um equilíbrio entre reabsorção e formação óssea. A conjugação destes dois processos, as concentrações relativas de RANKL e OPG no tecido ósseo determinam os principais determinantes da massa e força óssea. Desde a descoberta do sistema RANKL-RAMK-OPG como via final para a formação e diferenciação de osteoclastos, muitos pesquisadores confirmaram o papel principal deste mecanismo celular-molecular da patogênese da osteoporose.

O papel do sistema rankl-rank-opg-cytokine no processo de vasodilatação de vasos

O pressuposto de que existe uma base patogenética comum para osteoporose e aterosclerose, uma certa semelhança entre os mecanismos do desenvolvimento da osteoporose e a calcificação vascular é confirmada em muitas observações experimentais e clínicas. Demonstrou-se que os tecidos ósseos e vasculares têm muitas propriedades idênticas nos níveis celular e molecular. O tecido ósseo e a medula óssea contêm células endoteliais, precosteoblastos e osteoclastos - derivados de monócitos, todos os quais também são componentes normais das populações celulares da parede vascular. Tanto o tecido ósseo como a parede dos vasos arteriais nas condições de um processo aterosclerótico contêm OPN, osteocalcina, proteína óssea morfogenética, proteína Gla da matriz, colágeno tipo I e vesículas da matriz. Na patogênese da aterosclerose e OP, estão envolvidos monócitos com diferenciação em macrófagos com um citoplasma espumoso dentro da parede vascular e nos osteoclastos no tecido ósseo. Na parede vascular existem elementos celulares que se diferenciam em osteoblastos de acordo com os estágios de formação do osso OM, produzindo um componente mineral do osso.

De fundamental importância é o fato de que o sistema RANKL-RANK-OPG-citoquina que inicia osteoblasto e osteoclastogênese no tecido ósseo induz, entre outras coisas, a diferenciação de osteoblastos e OK, bem como o processo de mineralização da parede vascular. Entre os componentes deste sistema, indicando diretamente a existência da relação entre osteoporose e aterosclerose, a OPG atrai a maior atenção dos pesquisadores. Sabe-se que a OPG é expressa não apenas pelas células ósseas, mas também pelas células do sistema cardiovascular: miocardiócitos, células musculares lisas das artérias e veias, células endoteliais dos vasos sanguíneos. OPG é um modulador da calcificação do vaso, que foi confirmado no trabalho experimental de S.Mogopa et al., Realizado em camundongos intactos e animais com uma violação / ausência de um gene que fornece expressão de OPG. Verificou-se que em camundongos com habilidade prejudicada para sintetizar OPG (OPG - / -), em contraste com o grupo controle de animais, observou-se a ativação da calcificação das artérias em combinação com o desenvolvimento de osteoporose e múltiplas fraturas ósseas. Em contraste, a administração a animais com expressão insuficiente de OPG de um gene que sintetiza promoveu a inibição da reabsorção óssea e da calcificação do vaso.

A inflamação desempenha um papel chave em todas as fases da aterosclerose, acompanhada por um aumento substancial nas concentrações plasmáticas de marcadores de inflamação - citocinas (interleucina-1, a-TNF), o qual, por sua vez, induzir a reabsorção óssea. De acordo com a natureza inflamatória de expressão aterosclerose e libertação para a corrente sanguínea e os tecidos circundantes OPG células endoteliais e células do músculo liso das paredes do vaso são realizadas sob a influência destes factores pró-inflamatórios. Ao contrário das células do estroma, as células endoteliais e os tecidos musculares lisos dos vasos não reagem com o aumento da síntese e liberação de OPG para alterar o conteúdo de vitamina D3 ou hormônio paratireóide (PTH) no plasma sanguíneo. OPG impede vitamina D3 devido à calcificação ectópica nos vasos sanguíneos, enquanto o aumento do teor de proteínas da matriz óssea não colagenoso básico OPN, que actua como um inibidor da mineralização vascular, e como um gatilho da síntese e libertação endoteliais e células musculares lisas OPG. OPN, inibindo a formação de matriz de hidroxiapatita (in vitro) e calcificação vascular (in vivo), em concentrações suficientemente altas é sintetizada e liberada por células musculares lisas da parede vascular e macrófagos da íntima. A síntese de OPN é realizada em locais com uma mineralização predominante da parede vascular e é regulada por fatores pró-inflamatórios e osteogênicos. Juntamente com a integrina aux3 sintetizada por células endoteliais nos locais de aterogênese, o OPN causa o efeito dependente de NF-kB da OPG sobre a preservação da integridade das células endoteliais. Assim, aumentando a concentração no plasma sanguíneo e nos tecidos vasculares OPG, observada em doenças cardiovasculares pode ser o resultado da actividade das células endoteliais sob a influência de marcadores inflamatórios, e pelo mecanismo de impacto de OPN / avb3-HHTerpnHOBoro.

A ativação do NF-kB nos macrófagos da parede arterial e no OC também é um dos mecanismos importantes que ligam osteoporose e aterosclerose. O aumento da atividade de NF-kB é devido ao efeito de citoquinas liberadas por células T ativadas na íntima dos vasos, o que aumenta a atividade da serina / treonina quinase (Akt, proteína quinase B), um fator importante para a função, principalmente de células vasculares endoteliais.

Verificou-se que, como resultado do aumento da atividade da proteína quinase B, observa-se a estimulação de eNOS e um aumento na síntese de óxido nítrico (NO) envolvidos no mecanismo de preservação da integridade das células endoteliais. Como OPG, a síntese e liberação de RANKL por células endoteliais é efetuada por citocinas de inflamação, mas não por exposição a vitamina D3 ou PTH, que são capazes de aumentar a concentração de RANKL em células OB ou estromal.

O aumento da concentração de RANKL nos vasos arteriais e venosas é realizada como um resultado dos efeitos inibitórios do factor de crescimento transformante (TGF-P j) no processo de expressão de OPG, o conteúdo das quais é consideravelmente reduzido sob a influência deste factor tem um impacto multidireccional sobre o conteúdo de RANKL em vasos de ossos e de sangue: TGF osso -Pj promove a expressão de OPG OB e, como resultado, OPG, vinculando RANKL, reduz sua concentração e atividade de osteoclastogênese. As paredes dos vasos TGF-Pj aumenta a proporção de RANKL / OPG, e, consequentemente, o teor de RANKL por interactuar com o seu receptor RANK na superfície da membrana de células endoteliais através de sistemas de sinalização intracelular, estimula as células vasculares osteogénese activa o processo de calcificação, proliferação e migração celular, a remodelação matriz. O resultado de um novo conceito baseia-se na ideia moderna do mecanismo celular e molecular da remodelação óssea em osteoporose-ção e aterosklerozirovaniya processo, esclarecer o papel principal da RANKL-RANK-OPG-sistema de citocina na aplicação destas doenças, que era a síntese de uma nova geração de drogas - denosumab. Denosumab (Prolia; Amgen Incorporation) é um anticorpo monoclonal humano específico com alto grau de tropismo para RANKL bloqueando a função desta proteína. Em numerosos estudos laboratoriais e clínicos, estabeleceu-se que o denosumab, que exibe uma alta habilidade para reduzir a atividade de RANKL, retarda significativamente e enfraquece o grau de reabsorção óssea. Atualmente, o denosumab é usado como preparação de primeira linha, juntamente com bifosfonatos, em pacientes com osteoporose sistêmica, a fim de prevenir fracturas de ossos. Simultaneamente, S. Helas et al. Estabeleceu o efeito inibitório do denosumab sobre a capacidade do RANKL para realizar o processo de calcificação vascular. Assim, os dados obtidos abre novas oportunidades para retardar a progressão da osteoporose e aterosclerose dos vasos, prevenindo o desenvolvimento de complicações cardiovasculares na osteoporose e preservando a saúde e a vida dos pacientes.

S. Sagalovsky, Richter. Unidade fisiopatológica de desenvolvimento de osteoporose e arteriosclerose de vasos // International Medical Journal - №4 - 2012