osteoporosis senil. marcadores de formaciÓn y de …
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OSTEOPOROSIS SENIL. OSTEOPOROSIS SENIL.
MARCADORES DE FORMACIÓN MARCADORES DE FORMACIÓN
Dra. María Angélica Rivoira. Cátedra de Bioquímica y Biología Molecular .FCM. UNC.
MARCADORES DE FORMACIÓN MARCADORES DE FORMACIÓN
Y DE RESORCIÓN ÓSEA.Y DE RESORCIÓN ÓSEA.
UnaUna buenabuena saludsalud óseaósea eses indispensable indispensable parapara queque el el esqueletoesqueleto puedapueda cumplircumplir con con
sussus principalesprincipales funcionesfunciones : : mecánicamecánica, , sosténsostén del del cuerpocuerpo; ; protectoraprotectora de los de los
órganosórganos internosinternos queque delimitadelimita y y metabólicametabólica comocomo reservareserva de de ionesiones ((calciocalcio
y y fósforofósforo).).y y fósforofósforo).).
La Osteoporosis es una enfermedad
caracterizada por la pérdida de masa ósea
junto con un deterioro de la microarquitectura
que incrementa la fragilidad del hueso y lo
predispone a sufrir fracturas.
Después de alcanzar el pico de masa ósea
durante la tercera década de la vida, se
produce una progresiva pérdida de masa óseaproduce una progresiva pérdida de masa ósea
(0,5% por año) el cual es considerado un
cambio fisiológico relacionado con la edad.
Osteoporosis senil: afecta fundamentalmente
al hueso cortical predisponiendo tanto a
mujeres como a hombres ancianos a sufrir
fracturas de cadera.
OSTEOPOROSIS SENILOSTEOPOROSIS SENIL
La La pérdidapérdida de de masamasa óseaósea relacionadarelacionada con la con la edadedad eses
consecuenciaconsecuencia de de cambioscambios hormonaleshormonales y y celularescelulares, ,
tantotanto en en cantidadcantidad comocomo en en funciónfunción. La . La disminucióndisminución
de los de los nivelesniveles de de hormonashormonas sexualessexuales en ambos en ambos de los de los nivelesniveles de de hormonashormonas sexualessexuales en ambos en ambos
sexossexos ((aunqueaunque másmás significativamentesignificativamente en en mujeresmujeres
durantedurante el el períodoperíodo perimenopáusicoperimenopáusico) ) eses seguidaseguida de de
un un aumentoaumento en la en la formaciónformación y y activaciónactivación de los de los
osteoclastososteoclastos, , debidodebido tantotanto a un a un aumentoaumento de RANKL de RANKL
comocomo a a unauna disminucióndisminución de la apoptosis de los de la apoptosis de los
mismosmismos ((ManolagasManolagas SC y col 2002SC y col 2002). ).
NORMAL OSTEOPORÓTICO
CAMBIOS EN LA INTERACCIÓN OSTEOBLASTOS CAMBIOS EN LA INTERACCIÓN OSTEOBLASTOS --OSTEOCLAST OS OSTEOCLASTOS CON EL ENVEJECIMIENTOCON EL ENVEJECIMIENTO
Gustavo Duque y col. 2008
La hipovitaminosis D
produce disminución de la
absorción intestinal de
calcio, hiperparatiroidismo
VITAMINA DVITAMINA D
calcio, hiperparatiroidismo
secundario, aumento de la
resorción ósea, con
pérdida de hueso cortical y
en forma asociada
defectos en la
minerlización ósea.
Wacker M, Holick MF, 2013.
Wacker M, Holick MF. 2013.
Holick M F et al. JCEM. 2012.
EQLIA: 25(OH)D3 y en el RIE 25(OH) Vitamina D Total. Aquellos métodos como HPLC o MS que miden separadamente 25(OH) D3 y 25(OH) D2 debería
informarse como 25(OH) Vitamina D Total para evitar una mala interpretación de los resultados.
Debe incluirse en el informe el método que se emplea. Es aconsejable incorporar el
concepto de “niveles saludables o concepto de “niveles saludables o deseables” y no de “niveles normales”.
Menor de 10 ng/ml: Deficiencia.
Entre 10-29 ng/ml: Insuficiencia.
Mayor de 30 ng/ml: Suficiencia/Niveles Óptimos/Deseables.
Bordallo C.F., Saavedra M.S. 2011.
Una marcada variabilidad de las mediciones de Vitamina D en diferentes laboratorios, no ha sido eliminada con los avances metodológicos y una
definición arbitraria de una concentración adecuada de Vitamina D no es posible hasta que se logre una
estandarización internacional de los métodos. estandarización internacional de los métodos. Basándose en análisis de variabilidad biológica y
analítica se expresa que un valor mayor de 30 ng/ml sería un valor adecuado de vitamina D.
Binkley N, y col. 2008
MARCADORES DE FORMACIÓN Y MARCADORES DE FORMACIÓN Y
DE RESORCIÓN ÓSEA.DE RESORCIÓN ÓSEA.
CICLO DE REMODELADO ÓSEOCICLO DE REMODELADO ÓSEO
Seibel Markus J, 2006.
La La actividadactividadremodelatoriaremodelatoria
puedepuede evaluarseevaluarsebioquímicamentebioquímicamente a a
travéstravés de la de la travéstravés de la de la mediciónmedición de los de los MARCADORES MARCADORES
BIOQUÍMICOS DEL BIOQUÍMICOS DEL REMODELADO ÓSEO REMODELADO ÓSEO
Son indicadores del metabolismo óseo. Corresponden a una enzima relacionada directamente con la actividad de las células
del hueso (OC, OB) o a un constituyente de la matriz ósea liberado a la circulación, cuantificable en sangre u orina.
Se los clasifican de acuerdo al proceso metabólico que ellos reflejan (FORMACIÓN o metabólico que ellos reflejan (FORMACIÓN o
RESORCIÓN).
Cambios en los niveles de los marcadores óseos reflejan alteraciones en el metabolismo del esqueleto total independientemente de la
causa que origina la alteración.
OsteocalcinaSialoproteína ósea
TRAP (fosfatasa ácida tartrato resistente)
Fosfatasa alcalina total y Fosfatasa
alcalina ósea
OSTEOCLASTOS
Osteocalcina
MARCADORES DE FORMACIÓN MARCADORES DE RESORCIÓN
Hidroxiprolina
Calcio/ creatinina (orina)
Hidroxilisina-Glicosilada
Piridinolina / Deoxipiridinolina Telopéptido del colágeo tipo I (NTX; CTX); Telopéptido del colágeno tipo I carboxilo terminal de la región α1 (ICTP)
MATRIZOSTEOBLASTOS
Propéptio N y C terminaldel colágeno(P1CP, P1NP)
Representación esquemática de compuestos liberados durante la actividad de Representación esquemática de compuestos liberados durante la actividad de una URO. Los marcadores liberados durante la una URO. Los marcadores liberados durante la osteoclastogénesisosteoclastogénesis (rojo), la (rojo), la resorción ósea (azul) y la formación de hueso (negro) se indican mediante resorción ósea (azul) y la formación de hueso (negro) se indican mediante
flecha.flecha.
Leeming DJ, 2006
FOSFATASA ALCALINA TOTAL (FAL)/FOSFATASA ALCALINA
ÓSEA (FAO)ÓSEA (FAO)
� La actividad de la FAL total comprende a varias isoformas que se originan en distintos tejidos (hígado, hueso, intestino, bazo, riñón y placenta)
� En adultos en condiciones normales, la FAO corresponde a sólo el 40 -50 % de la FAL.
� La FAO es sintetizada por los OB maduros y sus precursores y se asocia a la membrana de los OB.
� Interviene en el proceso de iniciación de la mineralización ósea.
� Presenta niveles séricos incrementados durante períodos activos de crecimiento y formación ósea (la FAO alcanza entre 70-90% de los niveles de FAL).
� La determinación sérica de FAO presenta poca variabilidad entre individuos , baja variabilidad metodológica y biológica. Métodos empleados para su detección: inactivación por calor, precipitación por lectina, cromatografía (HPLC), INMUNOENSAYOS (IRMA, EIA).
� Seleccionar y ajustar apropiadamente la terapia anti-resortiva.
� Evaluar la eficacia del tratamiento.
� Documentar cumplimiento del tratamiento.
Es el marcador óseo de elección para el
USOS CLÍNICOSUSOS CLÍNICOS
� Es el marcador óseo de elección para el diagnóstico y seguimiento de pacientes con enfermedad de Paget, se lo considera el marcador más sensible en la evaluación de la enfermedad (Stergios A. Polyzos y col. 2012).
ENFERMEDAD DE PAGET
Tim Cundy and Mark Bolland, 2008.
OSTEOCALCINA (OC)OSTEOCALCINA (OC)
�� Es un péptido de 49 aminoácidos sintetizado por los osteoblastos en los Es un péptido de 49 aminoácidos sintetizado por los osteoblastos en los últimos estadios de la formación ósea como proúltimos estadios de la formación ósea como pro--osteocalcinaosteocalcina y bajo el y bajo el control de la vitamina D.control de la vitamina D.
�� Este Este propéptidopropéptido contiene tres residuos de ácido glutámico(contiene tres residuos de ácido glutámico(gluglu) en las ) en las posiciones 17, 21 y 24 que se posiciones 17, 21 y 24 que se carboxilancarboxilan postraslacionalmentepostraslacionalmente aa ácido ácido carboxiglutámicocarboxiglutámico ((glagla) en una reacción dependiente de vitamina K.) en una reacción dependiente de vitamina K.
�� CuandoCuando el el huesohueso se se degradadegrada la OC la OC carboxiladacarboxilada queque se se encontrabaencontraba unidaunida a a hidroxiapatitahidroxiapatita pasapasa a a circulacióncirculación , , eses porpor estoesto queque la la mediciónmedición de OC de OC hidroxiapatitahidroxiapatita pasapasa a a circulacióncirculación , , eses porpor estoesto queque la la mediciónmedición de OC de OC carboxiladacarboxilada intactaintacta se se consideraconsidera un un marcadormarcador óseoóseo de de resorciónresorción másmás queque de de formaciónformación. .
�� MétodosMétodos automatizadosautomatizados y y manualesmanuales. . SueroSuero o plasma con o plasma con EDTA. IRMAEDTA. IRMA: : OsteocalcinaOsteocalcina intactaintacta y ECLIA: y ECLIA: N-Mid.
� Desventajasesventajas: : moléculamolécula intactaintacta muymuy inestableinestable. Se . Se liberalibera durantedurante la la formaciónformación y y resorciónresorción óseaósea. . DependeDepende del del nivelnivel de de VitaminaVitamina K y de la K y de la funciónfunción renal.renal.
Belen Reynaga Montecinos y Susana Noemí Zeni, 2009.
1
Osteocalcina intactaOsteocalcina intacta
49
1 494443
Fragmentos circulantes de osteocalcinaFragmentos circulantes de osteocalcina
N-terminalN-terminal fragmento N-MIDfragmento N-MID
fragmento N-MIDfragmento N-MID C-terminalC-terminal
1
1
494443
432019
Propéptidos del colágeno tipo I
(P1CP, P1NP) (P1CP, P1NP)
SÍNTESIS DE COLÁGENO TIPO I:
PROPÉPTIDOS DEL COLÁGENO TIPO IPROPÉPTIDOS DEL COLÁGENO TIPO I
SÍNTESIS DE COLÁGENO TIPO I:
PROPÉPTIDOS DEL COLÁGENO TIPO IPROPÉPTIDOS DEL COLÁGENO TIPO I
RER GOLGI Vesículas de excreción
Espacio extracelular
membrana plasmática
OSTEOBLASTO
Endocrine Reviews, 1996. 333Endocrine Reviews, 1996. 333
N proteasas /C proteasas
colágeno
• Miden cuantitativamente el colágeno tipo I recientemente formado. Son compuestos termoestables.
•El colágeno tipo I una vez sintetizado se incorpora a la matriz ósea y los propéptidos pasan a circulación .
•Producto específico de proliferación osteoblástica y fibroblástica.
• Son un índice útil para valorar el número de moléculas de colágeno producidas.
• Métodos automatizados y manuales. Suero o plasma con EDTA.
P1NP y P1CP
• P1NP: es liberado como una estructura trimérica pero rápidamente esclivado e la forma monomérica para su degradación final.
• Baja variabilidad intraindividual, bajo ritmo circadiano.
• Inmunoensayos: IDS (molécula intacta) y Roche Elecsys (total)
Wheater y col. 2013.
MARCADORES BIOQUÍMICOS DE MARCADORES BIOQUÍMICOS DE
RESORCIÓN ÓSEARESORCIÓN ÓSEARESORCIÓN ÓSEARESORCIÓN ÓSEA
Con excepción de la fosfatasa ácida tartrato resistente 5b (TRAP5b) que es una enzima propia del OC, la
mayoría de los marcadores de resorción son productos de degradación del colágeno tipo I.
Sialoproteína ósea (producto de OC) y catepsina K (derivada de la actividad OC): no son utilizados en la
clínica.
PRODUCTOS DE DEGRADACIÓN DEL COLÁGENO TIPO I
Seibel M. 2005
Estructura y Síntesis del Colágeno Tipo IAntigeno para marcador de Resorción ß-CrossLaps(EKAHDGGR Peptido)
α1α
Ru
CrossLinkBiotin-Streptavidin Link
EKAHD-ßGGR
α1α2
C-terminal teleopeptide ( αααα1)SAGFDFSFLPQPPQEKAHD-ßGGRYYRA
8AA octa-peptide
ß-isomerización solo tiene lugar en el hueso maduro
EPITOPES de cada marcador de resorción
Telopéptidos (NTx, CTx, ICTP)
•• Se considera en la actualidad que los Se considera en la actualidad que los telopéptidostelopéptidos N y C terminal N y C terminal (NTX y CTX) son los marcadores más sensibles y específicos de la (NTX y CTX) son los marcadores más sensibles y específicos de la resorción ósea.resorción ósea.
••Presentan marcada respuesta a terapias Presentan marcada respuesta a terapias antiresortivasantiresortivas, reflejan , reflejan incremento de la degradación de colágeno tipo I en condiciones incremento de la degradación de colágeno tipo I en condiciones patológicas (patológicas (metastasismetastasis ósea, artritis ósea, artritis reumatoideareumatoidea). ). patológicas (patológicas (metastasismetastasis ósea, artritis ósea, artritis reumatoideareumatoidea). ).
Determinaciones : NTX: suero/orina, EIA/CLEIA y Determinaciones : NTX: suero/orina, EIA/CLEIA y CTX: CTX: suerosuero/plasma u /plasma u orinaorina, EIA/ECLIA. , EIA/ECLIA.
• Estos productos de entrecruzamiento son importantes ya que determinan las propiedades biomecánicas y estructurales del hu eso.
• Se forman en la etapa final de la síntesis de las f ibrillas, por lo que son
PIRIDINOLINAS Y DEOXIPIRIDINOLINAS
• Se forman en la etapa final de la síntesis de las f ibrillas, por lo que son indicativas de colágeno maduro.
• La piridinolina está presente en el colágeno tipo II del cartílago y otros tejidos conectivos, mientras que la deoxipiridinoli na se encuentra sólo en hueso y dentina.
• Presentan un ritmo circadiano de excreción con valo res más elevados a la mañana y más bajos a la tarde.
• Alta sensibilidad para predecir metástasis óseas y como marcador de recambio óseo en el tratamiento con terapia de reem plazo hormonal.
Determinación urinaria : HPLC, inmunoensayos y EQL .
La mayoría de las dificultades en la medición de los marcadores óseos
están relacionadas al manejo y control de las variabilidad biológica y analítica de las variabilidad biológica y analítica
de los marcadores óseos.
Nutrientes:
Medicación:
Ca, PO4, Na
Estilo de vida: CigarrillosAlcoholEjercicio
TRH
Variabilidad Diurna (circadiano)
Factores que afectan los marcadores óseosFactores que afectan los marcadores óseos
Medicación: TRHAntiresotivos
Efectos directos sobre los
marcadores
Variabilidad individual
Usos potenciales de los marcadores óseos
Usos potenciales de los marcadores óseos
- Predicción del índice de pérdida de hueso- Predicción del índice de pérdida de hueso
- Predicción del riesgo de fractura- Predicción del riesgo de fractura
- Selección de tratamiento- Selección de tratamiento
- Predicción de la respuesta al tratamiento- Predicción de la respuesta al tratamiento
APLICACIÓN CLÍNICA DE LOS MARCADORES ÓSEOS
• Buena evidencia de riesgo• No usados en la práctica clínica• Empleados juntos con la BMD
• Uso limitado • Aplicación ideal
MARCADORES OSEOS
Diagnóstico MonitoreoScreening
y riesgo de fractura
• Usado como screening y medición del riesgo
• gold standard • Resultados disponibles después de 1-2 años
Densidad Mineral Ósea
Como mejorar la calidad en la medición de los Como mejorar la calidad en la medición de los marcadores óseos marcadores óseos
Como mejorar la calidad en la medición de los Como mejorar la calidad en la medición de los marcadores óseos marcadores óseos
Qué analito debe ser medido?
Qué muestra debe ser recolectada?
Cómo la muestra debe ser recolectada y almacenada ?
Cómo deben ser interpretados los resultados ?
Qué valores de referencia usar?
Qué intervalos de medición son requeridos ?
Falta de utilidad diagnóstica de los marcadores óse os
Zeni S, 2001
International Osteoporosis Foundation and International
Federation of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine
Position on bone marker standards in osteoporosis.
Samuel Vasikaran, Cyrus Cooper, Richard Eastell, Andrea Griesmacher, Howard A. Morris, Tommaso Trenti and John A. Kanis.
Clin Chem Lab Med 2011;49(8):1271–1274 2011.
•P1NP-s •P1NP-s (propéptido N del colágeno tipo 1)
•CTX-s (telopéptido C terminal)
Caracterización adecuada del marcador, especificidad para hueso ,
baja variabilidad biológica y analítica, buena estabilidad en las
muestras y disponibilidad de métodos en los laboratorios de rutina.
Los marcadores bioquímicos de Los marcadores bioquímicos de resorción y formación ósea son una resorción y formación ósea son una
herramienta útil no sólo para identificar herramienta útil no sólo para identificar aumentos exagerados del aumentos exagerados del
remodelamientoremodelamiento sino para controlar la sino para controlar la eficacia de una terapia en un corto eficacia de una terapia en un corto eficacia de una terapia en un corto eficacia de una terapia en un corto período de tiempo. Sin embargo la período de tiempo. Sin embargo la
interpretación de los resultados exige interpretación de los resultados exige contar con niveles de referencia contar con niveles de referencia
adecuadosadecuados
MuchasMuchasMuchasMuchasMuchasMuchasMuchasMuchas gracias !!!gracias !!!gracias !!!gracias !!!gracias !!!gracias !!!gracias !!!gracias !!!
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