Revista de Osteoporosis y Metabolismo Mineral

Chronic renal failure, vascular calcification and the RNK/RANKL/OPG system

Effect of RANK/RANKL/OPG pathway on bone demineralization and vascular calcification in chronic kidney disease

Introducción: En la enfermedad renal crónica (ERC) se producen alteraciones del metabolismo óseo y mineral que favorecen la calcificación de tejidos blandos. Alteraciones del sistema RANK/RANKL/OPG podrían estar favoreciendo la calcificación vascular, importante causa de morbimortalidad en la ERC. Objetivo: Valorar en un modelo experimental in vivo de insuficiencia renal crónica el efecto de la progresión de la misma sobre la calcificación vascular y sobre la pérdida de hueso correlacionando estos cambios con alteraciones en el sistema RANK/RANKL/OPG, utilizando un sistema in vitro para confirmar los hallazgos encontrados. Material y métodos: Se utilizaron dos modelos de calcificación vascular: un modelo in vivo en ratas con insuficiencia renal crónica alimentadas con dieta con diferente contenido en fósforo, y un modelo in vitro en células de músculo liso vascular (CMLV) sometidas a diferentes estímulos calcificantes. Resultados: A las 20 semanas, un 50% de los animales con dieta alta en fósforo presentó calcificaciones aórticas que se acompañó de aumento en la expresión aórtica de RANKL. Por el contrario, la OPG disminuyó como consecuencia probablemente del componente inflamatorio. A las 20 semanas en la tibia aumentó la expresión de RANKL y OPG, mientras que el aumento de OPG ocurrió en fases más tempranas. En CMLV la adición de suero urémico y medio calcificante indujo un incremento del contenido de calcio y de la expresión de RANKL y OPG. La adición de OPG y el silenciamiento de RANK inhibieron este aumento. Conclusiones: Nuestros resultados confirman la participación del eje RANK/RANKL/OPG en el proceso de calcificación vascular.

Introduction: In cases of chronic kidney disease (CKD), bone and mineral metabolism changes occur which favor soft tissue calcification. Alterations in the RANK/RANKL/OPG system could also favor vascular calcification, a major cause of morbidity and mortality in CKD. Objective: In an in vivo experimental model of chronic renal failure progression, we assess the effect of CKD on vascular calcification and bone loss correlating these changes in the RANK/RANKL/OPG pathway. An in vitro system was used to confirm findings. Material and Methods: Two models of vascular calcification were used: an in vivo rat model with chronic renal failure fed on a diet with different phosphorus content, and an in vitro model in vascular smooth muscle cells (VSMC) subjected to different calcifying stimuli. Results: At 20 weeks, 50% of animals with a diet high in phosphorus presented aortic calcification accompanied by increased aortic expression of RANKL. In contrast, OPG decreased probably as a consequence of an inflammatory component. At 20 weeks, expression of RANKL and OPG in the tibia increased, while the increase in OPG occurred at earlier stages. In VSMC, the addition of uremic serum and calcification medium increased calcium content and expression of RANKL and OPG. The addition of OPG and silencing of RANK inhibited this increase. Conclusions: Our results confirm RANK/RANKL/OPG system involvement in the vascular calcification process.

The association of MMP1 1G>2G polymorphism with aortic valve calcification

Introducción: La causa más frecuente de estenosis aórtica es la acumulación activa de calcio en los velos valvulares, lo que conlleva graves consecuencias clínicas. Diversas metaloproteasas de matriz extracelular (MMPs) han sido implicadas en el desarrollo de esta enfermedad. Por ello, se estudió la posible asociación entre un polimorfismo funcional de MMP1 y la cantidad de calcio depositado en la válvula aórtica. Pacientes y métodos: Se incluyeron en el estudio 45 pacientes sometidos a reemplazo valvular. El contenido en calcio de los velos de las válvulas extraídas en la cirugía se determinó mediante microtomografía computarizada. De muestras de sangre periférica se extrajo ADN para genotipar el polimorfismo -1607 1G>2G de MMP1 por PCR y posterior digestión. Resultados: Se observaron diferencias significativas en el contenido en calcio de las válvulas aórticas en individuos con distintos genotipos de -1607 1G>2G (p=0,042). Así, los portadores del alelo 2G (en homocigosis o heterocigosis) presentan valores más altos de calcio medido tanto como DMO (p=0,004) como BV/TV (p=0,002). La asociación con BV/TV fue independiente del sexo, la edad, el grado de función renal y la anatomía de la válvula (p=0,02), y se observó también una tendencia con la DMO (p=0,07). Conclusión: La asociación entre el polimorfismo 1G>2G de MMP1 y el contenido en calcio de la válvula aórtica sugiere que el alelo 1G tendría un efecto protector ante el depósito de calcio. Estos resultados apoyarían la importancia de ampliar el estudio para confirmar si este polimorfismo se podría usar como un posible predictor del desarrollo de estenosis aórtica.

Introduction: The most common cause of aortic stenosis is active calcium accumulation in the valve cusps, which implies serious clinical consequences. Various extracellular matrix metalloproteases (MMPs) have been implicated in the development of this disease. Therefore, the possible association between a functional MMP1 polymorphism and the amount of calcium deposited on the aortic valve is studied. Patients and methods: 45 patients undergoing valve replacement were included in the study. The calcium content in valve cusps removed during surgery was determined by computed micro-tomography. DNA was extracted from peripheral blood samples for genotyping the -1607 1G>2G polymorphism of MMP1 by PCR and subsequent digestion. Results: Significant differences were observed in the calcium content in aortic valves in individuals with different -1607 1G>2G genotypes (p=0.042). Thus, 2G allele carriers (homozygous or heterozygous) present higher calcium levels measured as BMD (p=0.004) as well as BV/TV (p=0.002). The association with BV/TV was independent of sex, age, degree of renal function and anatomy of the valve (p=0.02). BMD tendency (p=0.07) was also observed. Conclusion: The association between 1G>2G MMP1 polymorphism and calcium content of the aortic valve suggests that the 1G allele would have a protective effect against calcium deposits. These results support the importance of further study to confirm whether this polymorphism could be used as a possible predictor of aortic stenosis development.

Functional study of promoter gene polymorphisms of sclerostin

La esclerostina, codificada por el gen SOST, es un inhibidor de la vía Wnt, y por ello tiene una influencia negativa sobre la masa ósea. Algunos polimorfismos del promotor de SOST se han asociado a diferencias en la densidad mineral ósea (DMO) en varios estudios, pero se desconocen cuáles son los mecanismos moleculares implicados. El objetivo de este estudio fue comprobar las consecuencias funcionales de uno de esos polimorfismos in vitro. Para ello se clonó la región promotora proximal del gen SOST, con diferentes alelos del polimorfismo rs851054, y se transfectaron en células HEK-293T, SAOS-2 y HOS-TE85. En ningún caso se observaron diferencias significativas en la actividad transcripcional entre los vectores con el alelo A y los vectores con el alelo G. La co-transfección de vectores de expresión de los factores de transcripción RUNX2 y OSX estimuló claramente la actividad transcripcional (2,5±0,9 veces sobre el valor basal para el alelo A y 1,9±0,8 veces para el alelo G; en ambos casos, p<0,05), sin que hubiera, sin embargo, diferencias entre los alelos. Tampoco se hallaron diferencias en la fijación a proteínas nucleares analizadas en experimentos de retardo de la movilidad electroforética. En conclusión, la región situada antes del inicio de la traducción del gen SOST tiene una potente actividad promotora, que es aumentada por los factores RUNX2 y OSX. Las variantes frecuentes de esta región se han asociado con la DMO, pero los mecanismos implicados son aún desconocidos, puesto que los alelos analizados no muestran diferencias en la actividad transcripcional in vitro.

Sclerostin, encoded by the SOST gene, inhibits the Wnt pathway and, consequently, tends to decrease bone mass. Some polymorphisms of the SOST promoter have been associated with bone mineral density (BMD), but the molecular mechanisms involved are unknown. The aim of this study was to study the functional role of one polymorphism in vitro. We cloned the proximal promoter region of SOST gene, containing different alleles at the rs851054 SNP, in luciferase reporter vectors and transfected them into the cell lines HEK-293T, SAOS-2 and HOS-TE85. We did not find significant differences in the transcriptional activity of vectors with either the A or the G allele of the SNP. The co-transfection of vectors expressing RUNX2 and OSX markedly increased the transcriptional activity of the SOST promoter constructs (A allele, 2.5±0.9 fold, p<0.05; G allele, 1.9±0.8 fold, p<0.05), without significant differences between the rs851054 alleles. Moreover, no allele differences were detected in EMSAs. In conclusion, the DNA region upstream of the TSS of the SOST gene has a strong promoter activity that is enhanced by RUNX2 and OSX. Frequent allelic variants in this region have been associated with BMD, but the mechanisms involved remain to be elucidated because no functional differences between alleles were detected in vitro.

Prevalence of low levels of vitamin D in patients with breast cancer who live in Northern latitudes 21-22^o

Introducción: La vitamina D ha sido implicada en diversas patologías, entre las que se encuentra el cáncer. Diversos estudios han relacionado los niveles de vitamina D con el cáncer de mama. El objetivo de este estudio fue establecer la importancia de concentraciones adecuadas de vitamina D en la prevención del cáncer de mama. Materiales y métodos: Estudio transversal de casos/controles que incluyó a 76 mujeres: 24 eran pacientes con cáncer de mama (grupo de casos), mientras que 52 mujeres sin cáncer de mama fueron asignadas al grupo control. En todas ellas se evaluaron los hábitos alimenticios, la exposición solar, el índice de masa corporal (IMC) y el tipo de piel. Se midió la vitamina D mediante cromatografía de líquidos. Se analizó el pleomorfismo del receptor de vitamina D mediante inmunohistoquímica. Resultados: La ingesta de vitamina D fue deficiente en 18 pacientes y 22 controles, y suficiente en 6 pacientes y 30 controles (odds ratio=4,09, intervalo de confianza (IC) 95%: 1,04-11,0; p=0,016). La exposición solar estuvo presente en 9 pacientes y 15 controles; 15 pacientes y 37 controles estuvieron menos expuestas a la radiación solar y usaban protección. Dos pacientes y 13 controles tuvieron niveles normales de vitamina D (30-60 ng/mL); dos pacientes y 26 controles tuvieron niveles bajos (20-30 ng/mL); y 18 pacientes y 12 controles tuvieron niveles muy bajos (<20 ng/mL). La odds ratio entre las pacientes con niveles séricos de vitamina D ≤20 ng/mL o mayores fue 9, IC 95%: 2,95-27,5, (p<0,001). Estos niveles fueron independientes del IMC. Conclusión: Existe una estrecha relación entre bajas concentraciones de vitamina D y desarrollo de cáncer de mama en una región con alta exposición solar. Se requieren otros estudios para confirmar esta observación.

Objective: Vitamin D has been involved in various diseases, including cancer. Several studies have linked vitamin D levels with breast cancer. The aim of our study was to establish the importance of adequate vitamin D concentrations to prevent breast cancer. Materials and methods: The study included 76 patients. Dietary habits, sun exposure, body mass index (BMI), and skin type were evaluated. Vitamin D determination in serum was measured by liquid chromatography. Vitamin D receptor pleomorphism was analyzed by immunohistochemistry. Results: Vitamin D ingestion was deficient in 18 patients and 22 controls; and sufficient in 6 patients and 30 controls, odds ratio of 4.09, confidence interval 95% 1.04-11.0, (p=0.016). Sun exposure was present in 9 patients and 15 controls; 15 patients and 37 controls had less sun exposure or used protection. Two patients and 13 controls had normal levels of vitamin D (30-60), two patients and 26 controls had low levels (20-30), and 18 patients and 12 controls had very low levels (<20). Odds ratio for patients with vitamin D serum levels of 20 ng/mL or less, or higher was 9, CI 95% 2.95-27.5, (p<0.001). These levels were independent from BMI. Conclusion: Low concentrations of vitamin D are strongly related to breast cancer in a region with high solar exposure. More studies are needed to confirm this relationship.

Hemochromatosis and osteoporosis: in reference to 4 cases

Aunque la mayoría de las enfermas con osteoporosis que observamos en la practica clínica obedecen al grupo de osteoporosis postmenopáusicas o las relacionadas con el envejecimiento, existen algunos casos de osteoporosis en cuyo desarrollo existe alguna enfermedad o factor identificable distinto a la menopausia o al envejecimiento; la mayoría de estas causas están relacionadas con la toma de esteroides, el hipogonadismo, los procesos malignos como el mieloma múltiple, la cirugía gástrica, el alcoholismo, y el tratamiento por anticonvulsivantes. La hemocromatosis hereditaria es otra situación relacionada con la aparición de osteoporosis. Presentamos 4 casos de pacientes con osteoporosis que padecen también hemocromatosis hereditaria, describiendo sus características y la posible relación de la hemocromatosis hereditaria con la patología ósea.

Although most people's osteoporotic conditions treated in clinical practice may be categorized in the postmenopausal osteoporosis group or related to aging, there are some osteoporosis cases linked to the development of some other disease or identifiable factor. Most of these causes are associated with the taking of steroids, hypogonadism, malignant processes such as multiple myeloma, gastric surgery, alcoholism and treatment with anticonvulsant drugs. Hereditary hemochromatosis is another disorder related to the onset of osteoporosis. In this paper, we present 4 cases of patients with osteoporosis who also suffer hereditary hemochromatosis. The latter's characteristics are described and also its possible relationship with bone disease.

Oxidative stress as a possible therapeutic target for osteoporosis associated with aging

La osteoporosis senil o involutiva es un problema de primera magnitud en el mundo desarrollado. Estudios recientes apuntan al aumento del estrés oxidativo asociado al envejecimiento -cronológico o biológico- como un factor importante en su desarrollo. En esta revisión nos centraremos en las alteraciones del tejido óseo con la edad, en el origen del estrés oxidativo y su influencia negativa en el tejido óseo. Finalmente, abordaremos las posibles terapias antiestrés oxidativo que actualmente se encuentran en desarrollo en esta patología.

Senile or involutional osteoporosis is a major problem in the developed world. Recent studies point to increased oxidative stress associated with aging, whether biological or chronological, as an important factor in its development. In this review paper, we focus on bone tissue disorders related to aging, the source of oxidative stress and negative influence on bone tissue. Finally, we consider the potential oxidative stress therapies currently being developed for this disease.