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

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