Efecto de los bisfosfonatos sobre el osteoblasto
- Autores: Francisco Javier Manzano Moreno
- Directores de la Tesis: Olga García Martínez (dir. tes.), Candela Reyes Botella (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Ángel González Moles (presid.), Pilar Junco Lafuente (secret.), José Mario Sabio Sánchez (voc.), Timothy R. Arnett (voc.), Belén Rubio Ruiz (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Medicina Clínica y Salud Pública
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
- español
RESUMEN Los bisfosfonatos (BFs) son una familia de análogos sintéticos del pirofosfato inorgánico en los cuales el oxígeno que une los grupos fosfato es reemplazado por un átomo de carbono. Estos fármacos son ampliamente utilizados para el tratamiento de trastornos óseos, como la osteoporosis, la enfermedad de Paget, hipercalcemia maligna, displasia fibrosa y metástasis óseas producidas por cáncer de mama y próstata. Existen dos tipos principales: BFs no nitrogenados y BFs nitrogenados. Estas dos clases de BFs actúan sobre diferentes dianas intracelulares y tienen diferentes mecanismos de acción a nivel molecular cuya finalidad última es inhibir la reabsorción ósea mediada por osteoclastos.
Los BFs se prescriben frecuentemente por su conocida capacidad para inhibir la formación de osteoclastos. En este sentido su actividad in vitro e in vivo está bien documentada. Sin embargo, los mecanismos de actuación sobre el hueso y sus efectos directos sobre los osteoblastos no están tan claros.
Aunque son útiles en el tratamiento de algunas patologías óseas, los BFs también han sido asociados con el desarrollo de osteonecrosis mandibular. La fisiopatología de este cuadro clínico no es del todo conocida, aunque se barajan varias teorías, como una disminución en el recambio óseo y la consecuente acumulación de microfracturas, un efecto tóxico sobre los osteoblastos, un efecto antiangiogénico, necrosis avascular, y una reducción en la viabilidad de los fibroblastos y queratinocitos orales.
Los objetivos principales de esta tesis fueron evaluar el efecto de distintas concentraciones de tres BFs nitrogenados (pamidronato, alendronato, e ibandronato) y un BF no nitrogenado (clodronato) sobre el crecimiento, la diferenciación, y el perfil antigénico de los osteoblastos, utilizando para ello la línea celular MG-63.
La revisión de la literatura a cerca del efecto de los BFs sobre el osteoblasto constató que, si bien existe un efecto patente en la estimulación de estas células en estudios in vitro, también existen efectos indirectos sobre la remodelación ósea que no explican el comportamiento de estos fármacos cuando se utilizan in vivo.
Cuando estudiamos el efecto de los BFs a bajas concentraciones sobre el osteoblasto encontramos que los nitrogenados aumentaron la proliferación de estas células, modulando la expresión de moléculas co-estimulatorias asociadas a una función inmunológica, y disminuyeron su capacidad de diferenciación. Resultados similares se obtuvieron cuando tratamos estas mismas células con un BF no nitrogenado (clodronato). Sin embargo, cuando tratamos los osteoblastos con altas concentraciones de BFs nitrogenados y no nitrogenados observamos que la proliferación de las células osteoblásticas MG-63 disminuye. Este efecto supresor se mostró, como pudimos comprobar, debido a la detención del ciclo celular y la inducción de apoptosis/necrosis.
Estos hallazgos sugieren que los BFs actúan de distintas formas sobre el osteoblasto, alterando su fisiología y limitando su capacidad reparativa, hecho que podría estar directamente relacionado con el desarrollo de osteonecrosis mandibular por bisfosfonatos (ONB).
- English
ABSTRACT Bisphosphonates (BPs) are a family of inorganic pyrophosphate synthetic analogues in which the oxygen linking the phosphates has been replaced by carbon. They are widely used to treat bone disorders, including osteoporosis, Paget´s disease, hypercalcemia of malignancy, fibrous dysplasia, and bone metastases of breast and prostate cancer. There are two main types: non-nitrogen-containing BPs and nitrogen-containing BPs. These two types of BPs have different intracellular targets and different action mechanisms with the aim to inhibit osteoclast-mediated bone resorption.
BPs are widely prescribed due to their ability to inhibit osteoclast formation and activity. In this sense, its activity in vitro and in vivo is well documented. However, the mechanisms underlying their action on bone and their effects on osteoblasts are not fully understood.
Although useful in the treatment of some bone diseases, BPs have also been associated with the development of bisphosphonate-related osteonecrosis of the jaw (BRONJ). The physiopathology of BRONJ in not well known, although various proposals have been made, including: a decrease in bone turnover and subsequent accumulation of microfractures, a toxic effect on osteoblasts, an antiangiogenic effect, producing avascular necrosis, and a reduction in the viability of fibroblasts and oral keratinocytes.
The principal aims of this thesis were to evaluate the effect of different concentrations of three nitrogen-containing BPs (pamidronate, alendronate, and ibandronate) and one non-nitrogen-containing BP (clodronate) on growth, differentiation, and antigenic profile of osteoblasts, using the MG-63 cell line.
The literature review of in vitro studies demonstrated a role for BPs in osteoblast stimulation. However, their indirect effects on bone remodeling do not explain the behavior of these drugs in vivo.
When we studied the effect of low concentrations of nitrogen-containing bisphosphonates, we observed an increase on MG-63 osteoblast-like cells proliferation, modulating their expression of co-stimulatory molecules associated with immune function, and decreasing their differentiation capacity. Similar results were obtained on osteoblasts treated with a non nitrogen-containing bisphosphonate (clodronate). However, high doses of nitrogen-containing or non-nitrogen-containing BPs reduced the proliferation of MG-63 osteoblast-like cells by arresting cell cycle and inducing apoptosis/necrosis.
These findings suggest that BPs exert their effect on osteoblasts by altering their physiology in different ways, which would explain the disruption of their repair capacity and may be directly related to the development of BRONJ.
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