Relación entre grasa y hueso. Algunas claves para el estudio de la osteoporosis

Miércoles 20 Octubre - 2021 | Categoría Artículos, Noticias

Hoy, 20 de octubre, con este artículo académico, conmemoramos el Día Mundial de la Osteoporosis, para generar conciencia sobre esta enfermedad que predispone a sufrir fracturas, que está sub diagnosticada y en ascenso debido al envejecimiento creciente de la población.

Por Ana María Pino, Profesora Asociada, y Juan Pablo Rodríguez, PhD, Profesor Titular. Unidad de Nutrición Básica, INTA – Universidad de Chile

¿Qué es la osteoporosis?

La osteoporosis es una enfermedad que se caracteriza por una disminución en la cantidad de masa ósea y una microarquitectura del hueso alterada. Estos dos factores aumentan la fragilidad del hueso y la susceptibilidad a sufrir fracturas.

En condiciones normales, el hueso, al igual que los otros tejidos, está en constante recambio y la formación y degradación ósea se encuentran en equilibrio para mantener la masa ósea constante. A nivel celular, los procesos de formación y degradación del hueso ocurren en la médula ósea y dependen de la actividad de dos tipos celulares: osteoblastos y osteoclastos, respectivamente. En la osteoporosis se produce un desbalance entre la formación y degradación ósea, predominando la segunda por un aumento de la actividad de los osteoclastos y una menor eficiencia de las células que forman el hueso, los osteoblastos.

Esta enfermedad ósea se manifiesta en individuos sobre los 50 años, en 1 de cada 3 mujeres y en 1 de cada 8 hombres. Además de la edad y el sexo, otros factores de riesgo para la osteoporosis son el sedentarismo y los estilos de vida no saludables.

La célula progenitora mesenquimática (MSCs)

La célula progenitora mesenquimática presente en la médula ósea da origen a diferentes tipos de células, entre otras a los adipocitos y osteoblastos, los cuales forman el tejido adiposo y tejido óseo, respectivamente. La formación del hueso requiere que las células progenitoras se multipliquen y migren a la superficie del hueso y se diferencien a osteoblastos. Puesto que los osteoblastos y adipocitos derivan de un precursor común, las MSCs, una formación adecuada de osteoblastos en la médula ósea limita la formación de adipocitos.  La regulación de la diferenciación de las MSCs hacia los distintos tipos celulares está determinada por factores intrínsecos (genéticos) y por condiciones microambientales locales o sistémicas.

Grasa en la médula ósea

En adultos, un porcentaje importante del volumen ocupado por la médula ósea corresponde a tejido adiposo. Sin embargo, aún no se conoce el papel preciso que desempeñan los adipocitos en la médula ósea. Tradicionalmente, este tejido adiposo era considerado un tejido pasivo y no dañino, que servía de relleno y que no cumplía una función en los procesos que allí ocurren. Sin embargo, en la actualidad se sabe que los adipocitos producen y secretan una serie de moléculas que actúan sobre otras células presentes en la médula ósea y que las células adiposas de la médula ósea son diferentes a las del tejido adiposo subcutáneo o visceral. Este conocimiento puso en evidencia el potencial de estas células como fuente de energía y de factores de regulación local y periféricos. La secreción de productos tales como ácidos grasos, adipoquinas, esteroides y otros contribuyen a establecer un ambiente de regulación local definido para mantener los procesos hematopoyéticos (células de la sangre) y osteogénicos.

Actualmente, el aumento del tejido adiposo de la médula ósea es considerado como un producto inevitable del envejecimiento. Así, mientras en la médula ósea de un recién nacido no hay grasa, el número de adipocitos aumentan con la edad, de manera que en personas mayores de 30 años casi toda la cavidad femoral se encuentra ocupada por tejido adiposo. Con el envejecimiento aumenta no sólo el número, sino también el tamaño de los adipocitos. Un estudio pionero realizado en biopsias post mortem de cresta iliaca mostró que el tejido adiposo aumenta de 15% a 60% entre los 20 y 65 años, mientras que el volumen de hueso disminuye de 26% a 16% durante ese período. Mas recientemente, se encontró que el contenido de grasa de la médula ósea en mujeres de 55 a 60 años es 10% mayor que el observado en hombres del mismo rango de edad.

Además del envejecimiento, otras condiciones que producen disminución del tejido óseo como la osteoporosis, inmovilización, falta de gravedad, ovariectomía, diabetes o tratamientos prolongados con glucocorticoides, conducen también a un aumento del contenido de tejido adiposo en la médula ósea.

Grasa y osteoporosis

En la médula ósea de adultos jóvenes, la diferenciación de las MSCs favorece la formación de osteoblastos. Debido a la relación recíproca que existe entre la diferenciación de osteoblastos y adipocitos, una perturbación en la regulación de estos procesos podría llevar a un aumento del contenido de tejido adiposo, a expensas de la formación de masa ósea.  Así, en la osteoporosis se ve favorecida la diferenciación hacia adipocitos en desmedro de la vía de diferenciación hacia células óseas, como demuestran diversos estudios que muestran que el contenido de grasa en la médula ósea es mayor en mujeres osteoporóticas que el observado en mujeres sanas.

Hasta ahora no se sabe con certeza qué determina que la célula tome una u otra vía de diferenciación. Conocer el mecanismo que regula este proceso permitirá diseñar nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento de la osteoporosis.

El efecto dañino que tendría el tejido adiposo en la médula ósea podría deberse a lo menos a dos causas diferentes: ocupación del espacio y/o producción de adipoquinas. Ambas alternativas no son excluyentes y pueden afectar en forma sinérgica a los procesos fisiológicos de la médula ósea. La primera considera que, ya que la cavidad de la médula es compartida por el tejido adiposo, hematopoyético y el hueso trabecular, un aumento del contenido de grasa desplazaría a las células hematopoyéticas y/o osteogénicas desde la cavidad de la médula. Por otra parte, se sabe que un microambiente balanceado mantiene los procesos hematopoyéticos y osteogénicos en forma normal. Por lo tanto, el aumento de adipoquinas y de otros factores secretados producto del incremento de adipocitos en la médula ósea alteraría la relación grasa-hueso inhibiendo la hematopoyesis y osteogénesis. Entonces podría existir un nivel crítico de la cantidad de adipocitos acumulados, sobre el cual un exceso de grasa en la médula ósea podría dejar de ser inocuo para la salud ósea.

En ciertas condiciones patológicas, junto con el exceso de grasa en la médula ósea, pueden surgir adipocitos atípicos o defectuosos funcionalmente, ya sea porque provienen de un precursor defectuoso o por una alteración en la diferenciación. Estos adipocitos podrían generar un microambiente nocivo secretando factores que mantienen la condición patológica. Así, por ejemplo, se ha observado que los adipocitos generados desde MSCs provenientes de donantes osteoporóticas muestran una serie de diferencias funcionales cuando se comparan con células obtenidas de médula ósea de donantes normales.

En resumen, al analizar el efecto nocivo que tiene el tejido adiposo de la médula ósea sobre la formación ósea, es importante tener en cuenta dos cosas. Primero, que los osteoblastos y adipocitos derivan de una célula precursora común: célula progenitora mesenquimática de la médula ósea y que un desbalance en la diferenciación hacia ambos tipos de células puede favorecer la diferenciación adipogénica en desmedro de la diferenciación hacia osteoblastos. En segundo lugar, que los adipocitos son células secretoras muy activas, que producen una gran variedad de proteínas, incluyendo hormonas, citoquinas y adipoquinas las cuales pueden ejercer un efecto sobre células vecinas como osteoblastos, osteoclastos y células hematopoyéticas. El aumento de la actividad de los adipocitos de la médula o una actividad alterada puede producir, a través de sus productos de secreción, efectos sobre el microambiente de la médula ósea produciendo, por ejemplo, una inhibición de la actividad de los osteoblastos y un aumento de la actividad de osteoclastos.

Referencias

Pino AM, Rosen CJ and Rodríguez JP. (2012). In Osteoporosis, differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) improves bone marrow adipogénesis. Biol Res 45: 279-287.

Rosen CJ and Bouxsein ML (2006) Mechanisms of disease: Is osteoporosis the obesity of bone? Nat Clin Pract Rheumatol 2: 35-43.

Miranda M, Pino AM, Fuenzalida K, Rosen CJ, Seitz G, and Rodríguez JP. (2016). Characterization of Fatty Acid Composition in Bone Marrow Fluid From Postmenopausal Women: Modification After Hip Fracture. J Cell Biochem 117:2370–2376.

Pino AM and Rodríguez JP. (2019). Is fatty acid composition of human bone marrow significant to bone health? Bone 118: 53–61.

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