Revista de Osteoporosis y Metabolismo Mineral

Divergent effects of vascular endothelial growth factor, VEGF and the N-terminal fragment of the parathormone-related protein, PTHrP on human adipose derived from mesenchymal stem cells

Resumen La posibilidad de obtener células madre de tejidos de adultos es altamente atractiva, ya que potencialmente pueden generar una gran variedad de células diferenciadas y ser utilizadas en la regeneración de tejidos. El estudio de células madre obtenidas de organismos adultos comenzó hace alrededor de 50 años, cuando fueron descritas las células madre hematopoyéticas, que dan origen a todas las células sanguíneas [1]. Más tarde, investigadores describieron las células madre de linaje mesenquimal, con capacidad de diferenciarse en células adipocíticas, osteoblásticas y condrocíticas. Las células madre mesenquimales fueron descubiertas originalmente en la médula ósea, pero más tarde se encontró que se hallan en otros tejidos adultos, incluyendo el tejido adiposo periférico. Como lo demuestran en su manuscrito Bravo y cols. [2], las células mesenquimales se caracterizan por la expresión de marcadores de superficie, incluyendo CD90, y la ausencia de otros, como CD45 y CD34.

Abstract The possibility of obtaining stem cells from adult tissues is highly attractive as they can potentially generate a variety of differentiated cells and be used in tissue regeneration. The study of stem cells obtained from adult organisms began some 50 years ago, when hematopoietic stem cells were described, which give rise to all blood cells1. Later, researchers described mesenchymal lineage stem cells and differentiated them into adipocyte, osteoblastic and chondrocytic cells. Mesenchymal stem cells were originally discovered in bone marrow, but were later found in other adult tissues, including peripheral adipose tissue. As Bravo et al.2 report in their study, mesenchymal cells are characterized by the expression of surface markers, including CD90, and the use of others, such as CD45 and CD34.

Vascular endothelial growth factor (VEGF) and the N-terminal portion of parathyroid hormone-related protein (PTHrP) regulate the proliferation of human mesenchymal stem cells

Resumen El tejido adiposo contiene un gran número de células madre mesenquimales (Adipose Stem Cells, ASCs) que residen en su estroma vascular. Aunque existe controversia acerca de la capacidad de generar tejido óseo de estas células in vivo, in vitro constituyen un buen modelo de diferenciación osteogénica debido a su semejanza fenotípica con las células estromales de la médula ósea (Bone Marrow Stromal Cells, BMSCs) en cultivo. La diferenciación de las poblaciones osteoprogenitoras de la médula ósea está intensamente regulada por factores locales, como el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y la proteína relacionada con la parathormona (PTHrP), que modulan la proliferación de estas poblaciones en distintos estadios de diferenciación. Tanto el VEGF como el fragmento N-terminal de la PTHrP ejercen efectos osteogénicos. En este estudio hipotetizamos que sus efectos sobre la proliferación celular de los osteoprogenitores son dependientes del estadio de diferenciación osteoblástica. Tras confirmar su capacidad de diferenciación in vitro por expresión génica de Runx2 y acumulación de calcio, se analizó la respuesta proliferativa a estímulos con VEGF o PTHrP(1-36) de ASCs sometidas o no a inducción osteogénica. VEGF pero no PTHrP(1-36) estimuló la capacidad proliferativa de las ASCs no inducidas mientras que PTHrP(1-36), pero no VEGF, estimuló la proliferación de las ASCs inducidas, corroborando el papel diferencial de estos factores de crecimiento en distintos estadios de diferenciación.

Abstract Adipose tissue contains a large number of mesenchymal stem cells (ASCs) residing in their vascular stroma. Although there is controversy regarding the ability to generate bone tissue from these cells in vivo, the in vitro cells offer a good model of osteogenic differentiation due to its phenotypic similarity with the bone marrow stromal cells (BMSCs) in culture. The differentiation of osteo-progenitor populations of bone marrow is intensely regulated by local factors, such as vascular endothelial growth factor (VEGF) and parathyroid hormone-related protein (PTHrP), which modulate these populations' proliferation in different stages of differentiation. Both the VEGF and the N-terminal fragment of the PTHrP exert osteogenic effects. In this study, we posited that its effects on proliferation of osteo-progenitors are stage dependent of osteoblastic differentiation. After confirming its capacity to in vitro differentiation by Runx2 gene expression and accumulation of calcium, the proliferative response to stimuli was analyzed with VEGF or PTHrP (1-36) of ASCs submitted or not to osteogenic induction. VEGF, but not PTHrP (1-36), stimulated the proliferative capacity of uninduced ASCs, whereas BMSCs, but not VEGF, stimulated the proliferation of induced ASCs, corroborating the differential role of this growth in different stages of differentiation.

Effects of the catalase antioxidant enzyme in vascular calcification and bone demineralization

Resumen Objetivos: Evaluar el papel de la enzima antioxidante catalasa sobre el proceso de calcificación vascular asociada a insuficiencia renal crónica (IRC) y su efecto sobre la masa ósea. Material y métodos: Se utilizaron ratones C57/BL6J salvajes (WT) y transgénicos (TG), que sobreexpresan la enzima catalasa, a los que se les indujo IRC. Se utilizaron como control ratones WT y TG con intervención simulada. Transcurridas 16 semanas los animales se sacrificaron, obteniendo suero para analizar marcadores bioquímicos, el trozo residual de riñón, la aorta y las tibias. Se utilizó igualmente un modelo in vitro de cultivo primario de células de músculo liso vascular (CMLV) procedentes de aorta de ratón WT y TG sometidas durante 8 días a un medio calcificante con 3 mM de fósforo y 2 mM de calcio. Resultados: Solo en animales WT con IRC se observó un incremento significativo en la expresión génica de Runx2 y del depósito renal de calcio y un deterioro de la estructura ósea a nivel trabecular. Este efecto no se observó en ratones TG con IRC. Solo en las CMLV de ratones WT, la adición de medio calcificante produjo un aumento del contenido en calcio, de la expresión proteica de Runx2 y de las especies reactivas de oxígeno mitocondriales con una menor expresión proteica de la enzima catalasa. Conclusiones: La sobreexpresión de la enzima catalasa redujo el proceso de calcificación tanto in vivo como in vitro, mostrando in vivo que ese descenso se acompañó de una mejora en los parámetros óseos estudiados. Resultados: Solo en animales WT con IRC se observó un incremento significativo en la expresión génica de Runx2 y del depósito renal de calcio y un deterioro de la estructura ósea a nivel trabecular. Este efecto no se observó en ratones TG con IRC. Solo en las CMLV de ratones WT, la adición de medio calcificante produjo un aumento del contenido en calcio, de la expresión proteica de Runx2 y de las especies reactivas de oxígeno mitocondriales con una menor expresión proteica de la enzima catalasa. Conclusiones: La sobreexpresión de la enzima catalasa redujo el proceso de calcificación tanto in vivo como in vitro, mostrando in vivo que ese descenso se acompañó de una mejora en los parámetros óseos estudiados.

Abstract Objetives: Assess the role of the catalase antioxidant enzyme in the vascular calcification process associated with chronic renal failure (CRF) and its effect on bone mass. Material and methods: Wild type C57/BL6J mice (WT) and transgenic mice (TG) were used, that overexpress the catalase enzyme, to which CRF was induced. Control WT and TG mice were used in simulated intervention. After 16 weeks, the mice were sacrificed, with serum samples taken for biochemical markers as well as residual pieces of kidney, aorta and tibias. An in vitro model of primary culture of smooth vascular muscle cells (SVMC) taken from the WT and TG aorta which underwent eight days of 3 mM phosphorus and 2 mM calcium calcifying medium. Results: A significant increase in Runx2 gene expression, calcium renal deposit and bone structure deterioration at trabecular level was only detected in WT mice with CRF. This was not observed in TG mice with CRF. Only in the case of WT mice SVMC, did added calcification medium raise calcium levels, proteic Runx2 expression and the reactive oxygen species of mitochondria with low catalase enzyme. Conclusions: Calcifying catalase over-expression was observed in both in vivo and in vitro, with in vivo showing that this reduction was accompanied by an improvement in bone parameters under study.

Influence of obesity on microarchitecture and biomechanical properties in patients with hip fracture

Resumen Introducción: La obesidad y la osteoporosis (OP) son dos patologías muy prevalentes en nuestra sociedad actual. El efecto de la obesidad sobre la calidad ósea se encuentra en debate en la actualidad. Objetivo: Valorar el efecto del peso corporal sobre la microestructura y las propiedades biomecánicas de hueso trabecular procedente de biopsias de extremidad proximal de fémur de pacientes con fractura de cadera por fragilidad. Material y método: Estudio transversal de 16 pacientes con fractura de cadera. 2 grupos según su IMC: (A) sujetos normopeso y (B) con obesidad. Recogimos biopsias de hueso trabecular de cabeza femoral. Valoramos determinaciones bioquímicas (PTH, 25(OH) vitamina D e IGF-1), marcadores de remodelado óseo (PINP,CTX), masa ósea (DMO cuello y cadera total), microestructura ósea y estudio biomecánico (µCt). El análisis estadístico: t-Student (SPSS 22.0) significación p<0,05. Resultados: Todos los pacientes presentaron DMO de cadera en rango osteoporótico. El grupo de obesos presentó niveles superiores de PTH e inferiores de IGF-1, vitamina D y PINP. No encontramos diferencias en los parámetros relacionados con el metabolismo óseo. El grupo de obesos presentó mejores índices microestructurales alcanzando la significación: mayor volumen óseo (BV/TV: 36,6±12,7 vs. 19,4±11,4%, BS/TV: 5,5±1,1 vs. 3,9±1,3%), mayor número de trabéculas (Tb.N: 1,6±0,4 vs. 1,01±0,4), mayor anchura de trabéculas (Tb.Th: 0,22±0,003 vs. 0,17±0,05) y menor separación trabecular (Tb.Sp: 0,51±0,12 vs. 0,66±0,16). Los parámetros biomecánicos confirman una mayor resistencia del hueso trabecular en pacientes obesos. Conclusión: La obesidad puede ser un factor protector de la calidad ósea en la región femoral y tiene menos efecto sobre la densidad mineral ósea.

Abstract Introduction: Obesity and osteoporosis (OP) are two very prevalent diseases in our society today. The effect of obesity on bone quality is currently a subject under discussion. Objective: To assess the effect of body weight on the microstructure and biomechanical properties of trabecular bone biopsies from the proximal end of the femur in patients with hip fracture fragility. Material and Methods: Cross-sectional study of 16 patients with hip fracture. The 2 groups are divided according to their BMI: (A) normal weight individuals and (B) those with obesity. We collected biopsies of cancellous bone from the femoral head and assessed biochemical determinations (PTH, 25 (OH) vitamin D and IGF-1), bone remodeling markers (PINP, CTX), bone mass (BMD neck and total hip), bone microstructure and biomechanical study (µCt). Statistical analysis: Student's t test (SPSS 22.0) significance p<0.05. Results: All patients had hip BMD in osteoporotic range. The obese group had higher levels of PTH and lower IGF-1, vitamin D and PINP. We found no differences in the parameters related to bone metabolism. The obese group showed better indices reaching microstructural significance: increased bone volume (BV/TV: 36.6±12.7 vs 19.4±11.4%, BS/TV: 5.5±1.1 vs 3.9±1.3%), higher trabecular number (Tb.N: 1.6±0.4 vs 1,01±0,4), greater trabecular width (Tb.Th: 0.22±0.003 vs 0.17±0.05) and lower trabecular separation (Tb.Sp: 0.51±0.12 vs 0.66±0.16). Biomechanical parameters confirm greater strength of trabecular bone in obese patients. Conclusion: Obesity may be a protective factor of bone quality in the femoral region and has less effect on bone mineral density.

Identification of genetic variants associated with bone mineral density (BMD) in the FLJ42280 gene

Resumen FLJ42280 es un posible gen de susceptibilidad a la osteoporosis. Distintos estudios de GWAs han identificado 4 SNPs no-codificantes en este gen que se asocian a la densidad mineral ósea (DMO) y el riesgo de fractura. Para descubrir la causa de la asociación entre estos SNPs y la osteoporosis, se realizó una búsqueda de variantes genéticas mediante resecuenciación de 28 kb que contienen el gen, en una selección truncada de mujeres con DMO muy baja (n=50) o muy alta (n=50) de la cohorte BARCOS (Barcelona Cohorte Osteoporosis, cohorte de mujeres postmenopáusicas de Barcelona). Las variantes encontradas se filtraron y se analizó su frecuencia en cada grupo. Se analizó el solapamiento de las variantes con elementos funcionales del proyecto ENCODE y también se calculó el desequilibrio de ligamiento entre los SNPs de la región. Finalmente, se hizo un análisis de eQTL de los 4 SNPs no-codificantes respecto a los niveles de expresión de genes cercanos a FLJ42280 en linfoblastos. Se seleccionaron 110 variantes. Las diferencias de sus frecuencias entre los dos grupos estuvieron por debajo del poder estadístico del diseño experimental. Sin embargo, 3 variantes solaparon con posibles enhancers y una solapó con un enhancer activo en osteoblastos (rs4613908). Se observó un fuerte desequilibrio de ligamiento entre los 4 SNPs no-codificantes y el SNP rs4613908, que pertenecen a un bloque que abarca el gen casi por completo. Ninguno de los SNPs no-codificantes mostró asociación con los niveles de expresión de genes cercanos a FLJ42280. En conclusión, el SNP rs4613908 podría estar implicado funcionalmente en la determinación de la DMO. Serán necesarios experimentos concretos para confirmarlo. FLJ42280 es un posible gen de susceptibilidad a la osteoporosis. Distintos estudios de GWAs han identificado 4 SNPs no-codificantes en este gen que se asocian a la densidad mineral ósea (DMO) y el riesgo de fractura. Para descubrir la causa de la asociación entre estos SNPs y la osteoporosis, se realizó una búsqueda de variantes genéticas mediante resecuenciación de 28 kb que contienen el gen, en una selección truncada de mujeres con DMO muy baja (n=50) o muy alta (n=50) de la cohorte BARCOS (Barcelona Cohorte Osteoporosis, cohorte de mujeres postmenopáusicas de Barcelona). Las variantes encontradas se filtraron y se analizó su frecuencia en cada grupo. Se analizó el solapamiento de las variantes con elementos funcionales del proyecto ENCODE y también se calculó el desequilibrio de ligamiento entre los SNPs de la región. Finalmente, se hizo un análisis de eQTL de los 4 SNPs no-codificantes respecto a los niveles de expresión de genes cercanos a FLJ42280 en linfoblastos. Se seleccionaron 110 variantes. Las diferencias de sus frecuencias entre los dos grupos estuvieron por debajo del poder estadístico del diseño experimental. Sin embargo, 3 variantes solaparon con posibles enhancers y una solapó con un enhancer activo en osteoblastos (rs4613908). Se observó un fuerte desequilibrio de ligamiento entre los 4 SNPs no-codificantes y el SNP rs4613908, que pertenecen a un bloque que abarca el gen casi por completo. Ninguno de los SNPs no-codificantes mostró asociación con los niveles de expresión de genes cercanos a FLJ42280. En conclusión, el SNP rs4613908 podría estar implicado funcionalmente en la determinación de la DMO. Serán necesarios experimentos concretos para confirmarlo.

Abstract FLJ42280 is a possible gene for susceptibility to osteoporosis. Different studies of GWAs have identified 4 non-coding SNPs in this gene associated with bone mineral density (BMD) and fracture risk. In order to ascertain the cause of the association between these SNPs and osteoporosis, we searched for genetic variants by resequencing the 28-kb gene, in a truncated selection of women with very low (n=50) or very high BMD (N=50) of the BARCOS cohort (Barcelona Cohort Osteoporosis, cohort of postmenopausal women in Barcelona). The variants found were filtered and their frequency analyzed in each group. The overlap of the variants with functional elements of the ENCODE project was calculated. Finally, an eQTL analysis of the 4 SNPs-coding was performed on the expression levels of FLJ42280 neighbor genes in lymphoblasts. In all, 110 variants were selected. The differences in their frequencies between the two groups were below the statistical power of the experimental design. However, three variants overlapped with possible enhancers and one overlapped with an active enhancer in osteoblasts (rs4613908). A strong linkage disequilibrium was observed between the 4 non-coding SNPs and the SNP rs4613908, which belong to a block spanning the gene almost completely. None of the non-coding SNPs showed association with the expression levels of FLJ42280 neighbor genes. In conclusion, the SNP rs4613908 could be involved functionally in determining BMD. Tangible experiments will be required to confirm this.

Mesenteric panniculitis associated with the use of bisphosphonates: are these more proinflammatory than we know?

Resumen La paniculitis mesentérica se caracterizada por una inflamación crónica inespecífica del tejido adiposo del mesenterio intestinal, y su etiología es desconocida. Se ha relacionado con malignidad, vasculitis, enfermedades reumáticas y con determinados fármacos. Presentamos un caso de paniculitis mesentérica asociada a la toma de bifosfonatos, no descrita previamente en la literatura, apoyando así el concepto de sus potenciales efectos secundarios proinflamatorios.

Abstract Mesenteric panniculitis is characterized by chronic inflammation of the adipose tissue of the intestinal mesentery, and its etiology is unknown. It has been associated with malignancy, vasculitis, rheumatic diseases and the use of certain drugs. We present a case of panniculitis associated with bisphosphonate use, not previously described in the literature, thus suggesting its potential secondary proinflammatory effects.

Osteoporosis in rheumatic diseases and glucocorticoid induced

Resumen La osteoporosis es una enfermedad esquelética sistémica caracterizada por disminución de la densidad mineral ósea con alteraciones de la microarquitectura del hueso y aumento del riesgo de fractura. Se ha demostrado que depende de procesos fisiológicos y secundarios a otras patologías como son las enfermedades reumáticas, e incluso asociado al uso de glucocorticoides siendo esta la causa más frecuente de osteoporosis asociada a fármacos, y que a su vez representa una problemática de gran magnitud en la actualidad. Debido a esto, se presenta esta revisión con el fin de recalcar la importancia clínica de la osteoporosis en las enfermedades reumáticas e inducidas por glucocorticoides.

Abstract Osteoporosis is a systemic skeletal disease characterized by low bone mineral density, changes in bone microarchitecture and increased risk of fracture. It has been shown that depends on physiological processes and secondary to other pathologies and associated with the use of glucocorticoids, the latest being the most common cause of osteoporosis associated to drugs, this may be represent a great magnitude public health issue. This review is presented in order to emphasize the clinical importance of osteoporosis in rheumatic diseases and glucocorticoid-induced osteoporosis.