Revista de Osteoporosis y Metabolismo Mineral

Diabetes and bone: an unexpected but intense relationship

Use of drugs for osteoporosis treatment in patients with type 2 diabetes mellitus: population-based cohort study

Resumen: Objetivo: Determinar si existen diferencias en la prevalencia del uso de fármacos para la osteoporosis entre pacientes diabéticos tipo 2 (DM2) y no diabéticos. Material y método: Estudio de cohortes retrospectivas con datos del Sistema de Información para el Desarrollo de la Investigación en Atención Primaria (SIDIAP), que contiene información clínica anonimizada de más de 5 millones de pacientes de Cataluña. Se seleccionaron todos los pacientes de ≥50 años de edad con diagnóstico de DM2, que fueron apareados con dos sujetos sin diabetes. Se recogió información sobre variables descriptivas, fracturas prevalentes y el uso de fármacos para la osteoporosis agrupados en bifosfonatos (BF), suplementos calcio y vitamina D (CaD), y cualquier fármaco para la osteoporosis (FPO). Mediante regresión logística se calculó la asociación entre la presencia de DM2 y el uso de FPO, ajustando por variables confusoras. Resultados: Se identificaron 166.106 pacientes con DM2 y 332.212 no diabéticos. Los DM2 tenían mayor prevalencia de fractura que los no diabéticos (1,3% vs. 0,3%). El uso de BF en los pacientes con DM2 era del 6,6%, frente al 9,3% en los no diabéticos (p<0,001); de CaD, 9,7% vs. 12,3% (p <0,001); y de FPO, 7,6% vs. 10,7% (p<0,001). Tras ajustar por variables confusoras, los pacientes con DM2 presentaban menor probabilidad de ser tratados con BF (OR=0,67; IC95%: 0,64-0,68), con CaD (OR=0,71; IC95 %: 0,70-0,73) o con FPO (OR=0,66; IC95%: 0,64-0,67) que los no diabéticos. Conclusiones: A pesar de presentar una mayor prevalencia de fracturas previas, los pacientes con DM2 tienen más del 30% de probabilidad de no recibir un FPO que los no diabéticos. Esto podría ser debido a una infravaloración del riesgo en estos pacientes.

Summary Objective: Ascertain whether there are differences in the prevalence of osteoporosis drugs in patients with type 2 diabetes (DM2) and non-diabetic patients. Material and methods: Retrospective cohort study with data from the Information System for the Development of Primary Care Research (SIDIAP), which contains anonymous clinical information from more than 5 million patients in Catalonia. All 50-year-old patients diagnosed with DM2, who were matched with two subjects without diabetes, were selected. Information on descriptive variables, prevalent fractures and the use of osteoporosis drugs grouped in bisphosphonates (BF), calcium and vitamin D supplements (CaD), and any osteoporosis drug (OD) were collected. Through logistic regression, the association between the presence of DM2 and the use of OD was calculated, adjusting for confounding variables. Results: SA total of 166,106 patients with DM2 and 332,212 non-diabetics. The DM2 group presented a higher prevalence of fracture than did diabetics (1.3% vs 0.3%). The use of BF in patients with DM2 was 6.6%, compared to 9.3% in non-diabetics (p<0.001). Of CaD, 9.7% vs 12.3% (p<0.001) and OD, 7.6% vs 10.7% (p<0.001). After adjusting for variable confounders, the patients with DM2 presented a lower probability of being treated with BF (OR=0.67, 95% CI: 0.64-0.68), with CaD (OR=0.71, 95% CI: 0.70-0.73) or with OD (OR=0.66, 95% CI: 0.64-0.67) than non-diabetics. Conclusions: Despite having a higher prevalence of fractures in patients with DM2, they have more than 30% chance of not having received an OD than non-diabetic patients. This may be attributed to an underestimation of risk in these patients.

Hypomethylation of the PTH gene due to high dietary phosphorus: a possible aggravating of severe secondary hyperparathyroidism in chronic renal failure

Resumen: Introducción: En pacientes con enfermedad renal crónica (ERC), la hiperfosfatemia agrava tanto la hiperplasia paratiroidea como la síntesis y secreción de PTH. La mayor hiperplasia se asocia a descensos en la expresión génica de los receptores de calcio (CaSR), vitamina D (VDR) y también de α-Klotho, induciendo resistencia de la glándula paratiroides para responder tanto al tratamiento como a los aumentos de FGF23. Este estudio examinó la posible contribución epigenética del fósforo elevado en agravar el hiperparatiroidismo secundario (HPTS). Material y métodos: Se comparó el grado de metilación mediante pirosecuenciación de bisulfito en secuencias ricas en CpG de los promotores en los genes del CaSR, VDR, PTH y α-Klotho en ADN de glándulas paratiroides de ratas urémicas alimentadas con dieta con contenido normal y elevado en fósforo. Resultados: La dieta rica en fósforo incrementó la expresión de PTH y causó una marcada reducción del grado de metilación en el promotor del gen de PTH. En cambio, las regiones promotoras de los genes de CaSR, VDR y α-Klotho no mostraron diferencias significativas en el porcentaje de metilación entre ambos grupos de ratas, no siendo, por tanto, éste el mecanismo determinante de la disminución de la expresión de estos genes observada en el HPTS. Conclusiones: Las alteraciones epigenéticas inducidas por la dieta rica en fósforo en el HPTS, en particular la hipometilación del gen de la PTH, podrían contribuir a los aumentos que se producen en la síntesis y secreción de esta hormona. La identificación de los mecanismos implicados permitiría diseñar mejores tratamientos para el HPTS en fases tempranas de la ERC.

Summary: Introduction: Hyperphosphataemia aggravates both parathyroid hyperplasia and PTH secretion in patients with chronic kidney disease (CKD). Hyperplasia is associated with decreases in calcium receptor expression (CaSR), vitamin D (VDR) and α-Klotho, inducing resistance of the parathyroid gland to respond both to treatment and to increases in FGF23. This study examined the possible epigenetic contributions of raised phosphorus to aggravate secondary hyperparathyroidism (SHPT) in patients with (CRD). Material and methods: The degree of methylation was compared by pyrosequencing of bisulfite in CpG-rich sequences of the promoters in the CaSR, VDR, PTH and α-Klotho genes in parathyroid gland DNA from uremic rats fed a normal and high phosphorus diet. Results: The diet rich in phosphorus increased PTH expression and caused a marked reduction in the degree of methylation in the promoter of the PTH gene. In contrast, the promoter regions of the CaSR, VDR and α-Klotho genes did not show significant differences in the percentage of methylation between the two groups of rats. Thus, it was not the determining mechanism for the decrease of the expression of these genes observed in the SHPT. Conclusions: The epigenetic alterations induced by the phosphorus rich diet in SHPT, particularly the PTH gene hypomethylation, could contribute to the increases that occur in the synthesis and secretion of this hormone. The identification of the mechanisms involved would allow better treatments for SHPT to be designed in the early stages of CKD.

Influence of vitamin D on biomechanical microstructure and properties of patients with hip fracture

Resumen Introducción: Valorar niveles séricos de 25-hidroxivitamina D -25(OH)D-, hormonas con influencia sobre el metabolismo óseo (parathormona -PTH- y factor de crecimiento insulínico -IGF-I-), marcadores de remodelado óseo (MRO) (telopéptido carboxilo-terminal del colágeno tipo I -β-CTX- y propéptido aminoterminal del procolágeno tipo I -PINP-), densidad mineral ósea (DMO), microestructura y biomecánica de cuello de fémur, en pacientes con fractura de cadera osteoporótica (OP) vs. pacientes artrósicos (OA). Material y métodos: Estudio observacional transversal de 29 pacientes OP y 14 OA, edad ≥50 años. Cuantificamos niveles séricos hormonales y MRO (inmunoensayo), DMO de cadera (DXA), microestructura (micro-CT) y biomecánica (ensayos de compresión uniaxial, sistema IGFA). Análisis estadístico (SPSS 20.0.) Resultados: Los pacientes OP presentaron niveles inferiores de 25(OH)D (p=0,02) y DMO de cadera (p<0,05), y superiores de PTH (p=0,029) y de β-CTX (p=0,04). Los niveles de 25(OH)D se correlacionaron positivamente con IGF-I (p=0,04) y negativamente con β-CTX (p=0,003). Los valores de PTH se correlacionaron negativamente con DMO de cadera (p=0,0005) y positivamente con la separación trabecular (Tb.Th) (p=0,006). Los pacientes con niveles de 25(OH)D <20 ng/mL presentaron niveles mayores de β-CTX (p=0,006), menores de IGF-I (p=0,007) y Tb.Th (p=0,04). Conclusiones: Los niveles de vitamina D son bajos en población anciana, sobre todo en pacientes con fractura de cadera osteoporótica. Además, en estos pacientes existen niveles elevados de PTH y MRO y descendidos de DMO. Los pacientes cuyos niveles de 25(OH)D son inferiores a 20 ng/mL presentan un remodelado óseo más elevado, con menores niveles de IGF-I y alteraciones de la estructura ósea (Tb.Th) que puedan estar en relación con un mayor riesgo de fracturas.

Summary: Introduction: To assess serum levels of 25-hydroxyvitamin D-25 (OH) D-hormones with influence on bone metabolism (parathormone -PTH- and insulin-like growth factor (IGF)-I), bone remodeling markers (BRM) (carboxy-terminal telopeptide of collagen type I-β-CTX- and amino-peptide pro-peptide of procollagen type I -PINP), bone mineral density (BMD), microstructure and biomechanics of the femoral neck, in patients with osteoporotic hip fracture (OH) versus arthritic patients (OA). Material and methods: A cross-sectional observational study of 29 OH and 14 OA, age ≥50 years. We quantified hormonal serum levels and BRM (immunoassay), hip BMD (DXA), microstructure (micro-CT) and biomechanics (uniaxial compression tests, IGFA system). Analysis (SPSS 20.0.) Results: OH patients had lower levels of 25(OH)D (p=0.02) and hip BMD (p<0.05), and higher PTH (p=0.029) and β-CTX (p=0.04). Levels of 25(OH)D correlated positively with IGF-I (p=0.04) and negatively with β-CTX (p=0.003). The PTH values were correlated negatively with hip BMD (p=0.0005) and positively with trabecular thickness (TbTh) (p=0.006). Patients with 25(OH)D <20 ng/mL presented higher levels of β-CTX (p=0.006), lower IGF-I (p=0.007) and TbTh (p=0.04). Conclusions: Vitamin D levels are low in the elderly population, especially in patients with osteoporotic hip fracture. These patients also presented raised levels of PTH and BRM and descended from BMD. Patients whose 25(OH)D levels are below 20 ng/mL present higher bone remodeling, with lower levels of IGF-I and alterations of the bone structure (TbTh) that may be linked to a greater risk of fractures.

Effect of supra-physiological calcitriol doses on protein expression of vascular smooth muscle cells

Resumen Introducción: El calcitriol, fundamental para mantener la homeostasis del calcio y el fósforo en el organismo, puede perjudicar al sistema vascular a dosis elevadas, aumentando el riesgo de calcificación. Objetivo: Evaluar la expresión diferencial de proteínas en células de músculo liso vascular sometidas a una dosis suprafisiológica de calcitriol. Material y métodos: Se cultivaron células de músculo liso vascular de rata (SMAC-R) en presencia de 10-7 M de calcitriol durante 10 días. Se valoró el cambio de fenotipo muscular a óseo mediante actividad fosfatasa alcalina, inmunocitoquímica, reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa a tiempo real (qPCR) y Western blot. Mediante electroforesis bidimensional y espectrometría de masas se evaluó el patrón diferencial de proteínas en presencia y ausencia de 10-7M de calcitriol. Resultados: La exposición a una dosis alta de calcitriol disminuyó significativamente la expresión génica de elastina y la expresión génica y proteica de α-actina, aumentado la expresión génica de osteocalcina y Runx2 y la proteica de osteoprotegerina. A nivel proteómico se identificaron 10 proteínas diferencialmente expresadas, destacando el aumento en superóxido dismutasa mitocondrial, proteínas del citoesqueleto, de formación de vesículas y del inflamasoma. Por el contrario, hubo 4 proteínas que disminuyeron su expresión, destacando alguna de tipo muscular. Conclusiones: En un modelo de células de músculo liso vascular sometidas a una dosis suprafisiológica de calcitriol se observó un aumento de expresión de proteínas del citoesqueleto, que forman vesículas de matriz y que participan en depurar radicales libres y en la respuesta inflamatoria. La pérdida de fenotipo muscular se vio representada por descensos en la expresión de proteínas típicamente musculares.

Summary: Introduction: Calcitriol, essential for maintaining calcium and phosphorus homeostasis in the body, may damage the vascular system in high doses, increasing the risk of calcification. Objective: To assess the differential expression of proteins in vascular smooth muscle cells subjected to a supra-physiological dose of calcitriol. Material and methods: Rat vascular smooth muscle cells (VSMC-R) were cultured in the presence of 10-7 M calcitriol for 10 days. The change of muscle to bone phenotype was assessed by alkaline phosphatase activity, immunocytochemistry, quantitative polymerase chain reaction in time (QPCR) and Western blot analysis. By means of two-dimensional electrophoresis and mass spectrometry was evaluated for the differential protein pattern in presence and absence of 10-7M calcitriol. Results: Exposure to a high dose of calcitriol decreased elastin gene expression and the protein and gene expression of α-actin protein, increased gene expression of osteocalcin and Runx2 and expression of osteoprotegerin protein. At the proteomic level, 10 differentially expressed proteins were identified, highlighting the increase in mitochondrial superoxide dismutase, cytoskeleton proteins, vesicle formation and inflammasome. On the contrary, there were 4 proteins that diminished expression, highlighting some of muscular type. Conclusions: In a model of vascular smooth muscle cells submitted to a supra-physiological dose of calcitriol an increased expression of cytoskeleton proteins was observed. These proteins form matrix vesicles and participate in clearance of free radicals and in the inflammatory response. The loss of muscle phenotype was represented by decreased expression of typically muscle proteins.

The effect of oxidative stress on vascular calcification through microRNA-377

Resumen: Introducción: El estrés oxidativo ha sido implicado en el desarrollo y la progresión de la calcificación vascular (CV); sin embargo, aún existen interrogantes sobre esta asociación causal. Objetivo: Analizar en un modelo experimental de insuficiencia renal crónica (IRC) el efecto del estrés oxidativo sobre el desarrollo y la progresión de la CV, evaluando la implicación del microARN-377 (miR-377). Material y métodos: Se estudiaron 2 grupos de ratas Wistar con IRC. El grupo 1 recibió dieta normal en fósforo (IRC+PN). El grupo 2 recibió dieta con alto fósforo (IRC+PA). Se incluyó un grupo de ratas Sham. Trascurridas 20 semanas, las ratas fueron sacrificadas. Resultados: El fósforo y la parathormona séricos no aumentaron en el grupo IRC+PA respecto al IRC+PN, pero sí los niveles de factor de crecimiento fibrobástico 23 (FGF23). En el grupo IRC+PN aumentó tres veces el contenido aórtico de calcio respecto al grupo Sham, un aumento 17 veces superior en el grupo IRC+PA, donde la densidad mineral ósea en tibia proximal descendió significativamente. En el grupo IRC+PN la expresión del miR-377 disminuyó un 65%, sin efecto adicional de la dieta con alto contenido en fósforo. En el grupo IRC+PN aumentó 3 veces la expresión proteica de superóxido dismutasa 2 mitocondrial (SOD-2), y en el grupo IRC+PA lo hizo hasta 6 veces. Conclusiones: La IRC con o sin alto contenido en fósforo en la dieta desencadenó el descenso del miR-377. El exceso de fósforo incrementó la SOD-2 como mecanismo compensador para frenar el estrés oxidativo y el daño vascular. Controlar el contenido en fósforo en la dieta cuando la función renal se ve comprometida permitirá aminorar el daño vascular producido como consecuencia, entre otros factores, del estrés oxidativo.

Summary: Introduction: Oxidative stress has been implicated in the development and progression of vascular calcification (VC). However, this causal association remains a matter of controversy. Objective: To analyze in an experimental model of chronic renal failure (CRF), the effect of oxidative stress on the development and progression of the VC, assessing the implication of microRNA-377 (miR-377). Material and methods: Two groups of Wistar rats with CRF were studied. Group 1 received normal diet in phosphorus (CRF+NP). Group 2 received a high phosphorus (CRF+HP) diet. A group of Sham rats was included. After 20 weeks, the rats were sacrificed. Results: Serum phosphorus and parathormone did not increase in the CRF+HP group compared to CRF+NP, but fibroblast growth factor 23 (FGF23) levels significantly increased. In the CRF+NP group, aortic calcium content increased three-fold over the Sham group, a 17-fold increase in the CRF+HP group, where the bone mineral density in the proximal tibia decreased significantly. In the CRF+NP group, the expression of miR-377 decreased by 65%, with no additional effect detected of the diet with high phosphorus content. In the CRF+NP group, the protein expression of mitochondrial superoxide dismutase 2 (SOD-2) increased 3-fold, and in the CRF+HP group it increased up to 6-fold. Conclusions: CRF, with or without high phosphorus dietary content, triggered the descent of miR-377. Excess phosphorus increased SOD-2 as a compensatory mechanism to curb oxidative stress and vascular damage. Controlling phosphorus content in the diet when the renal impairment function is compromised will reduce the vascular damage produced due oxidative stress, among other factors.

Primary bone lymphoma

Resumen: La afectación esquelética en los pacientes con linfoma no hodgkiniano (LNH) no es infrecuente. Suele ser una manifestación tardía, y cuando aparece lo hace generalmente de forma secundaria por linfomas en estadio avanzado y con alta carga tumoral. Sin embargo, tan solo en contadas ocasiones la afectación esquelética se debe a un linfoma óseo primario y constituye, por tanto, la forma de presentación de esta enfermedad. Se describe el caso de un paciente con un linfoma óseo primario de estirpe B que debutó con lesiones vertebrales y compresión medular secundaria.

Summary: Skeletal involvement in patients with non-Hodgkin's lymphoma (NHL) is not uncommon. It tends to be a late manifestation and usually occurs secondary to lymphomas in advanced stage, with high tumor burden. However, only in a few cases has skeletal involvement been attributed to a primary bone lymphoma and constitutes, therefore, the form of presentation of this disease. We describe the case of a patient with primary B-cell lymphoma of the bone that appeared with vertebral lesions and secondary spinal compression.