Factor de crecimiento óseo
Factor que estimula el crecimiento del tejido óseo.

Un factor de crecimiento óseo es un factor de crecimiento que estimula el crecimiento del tejido óseo . [1] [2]

Los factores de crecimiento óseo conocidos incluyen el factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1), el factor de crecimiento similar a la insulina-2 (IGF-2), el factor de crecimiento transformante beta (TGF-β), los factores de crecimiento de fibroblastos (FGF), el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), el péptido relacionado con la hormona paratiroidea (PTHrP), las proteínas morfogenéticas óseas (BMP) y ciertos miembros del grupo de proteínas del factor de diferenciación del crecimiento (GDF). [1] [2] [3]

El objetivo último de los factores de crecimiento óseo son los osteoblastos , osteoclastos y fibroblastos . Se ha demostrado que los fibroblastos y osteoblastos humanos son capaces de producir factores de crecimiento óseo tras estimulación. [4]

Las principales hormonas que influyen en el crecimiento y la morfología ósea incluyen la hormona del crecimiento (GH), los andrógenos como la testosterona y la dihidrotestosterona , y los estrógenos como el estradiol . [3] [5]

Tipos

Factor de crecimiento transformante beta

El factor de crecimiento transformante beta (TGF-β) es un regulador fisiológico de la diferenciación de los osteoblastos y actúa como un componente central en el acoplamiento de la formación ósea y su reabsorción durante la remodelación ósea. [6]

Proteínas morfogenéticas óseas

Las proteínas morfogenéticas óseas (BMP) son proteínas que están hechas de polipéptidos ácidos y pertenecen a la familia TGF-B. [7] Las BMP promueven la regeneración del tejido óseo y del cartílago. [7] Las BMP exhiben actividad osteoinductiva . La actividad osteoinductiva conduce a la formación ósea, activa las células mesenquimales para transformarse en osteoblastos que finalmente dan lugar a la formación ósea. Las BMP se dirigen y se unen a las células mesenquimales y activan un receptor de serina/treonina quinasa transmembrana que conducirá a la fosforilación de moléculas llamadas SMADS. Los SMADS son factores de transcripción que inducirán el crecimiento de los osteoblastos. [8]

Factor de crecimiento derivado de plaquetas

La mayoría de los sustratos del factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) presentan estructuras similares al dominio de homología Src 2. Estos sustratos se unirán a los receptores PDGFR, que se dimerizarán y se autofosforilarán. Esta fosforilación atrajo a PLC-gamma (induce la proliferación celular), Ras (que pasa por una cascada de señalización y actúa como factor de transcripción), fosfatidilinositol 3-quinasa (PI3K) que también promueve una cascada de señalización que induce factores de transcripción y la formación de fibras de estrés, e induce la vía STAT que activa los factores de transcripción. [9]

Factor de crecimiento de fibroblastos

Los factores de crecimiento derivados de plaquetas (PDGF) son polipéptidos que se encuentran en varios tejidos, incluido el hueso, donde originalmente se postuló que podrían actuar como un regulador autólogo de la remodelación ósea. Esta proteína se ha aislado inicialmente en plaquetas humanas y está compuesta por dos cadenas polipeptídicas diferentes, A y B. La combinación de estos polipéptidos forma las cadenas homodiméricas (AA) o (BB), o heterodiméricas (AB) del PDGF. [10] La cascada de señalización del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) se inicia con la unión de 2 factores de crecimiento al FGFR. Se produce la dimerización e inicia la transfosforilación de cada receptor. Estos sitios de fosforilación actúan como sitios de acoplamiento para las proteínas para que puedan inducir la señalización descendente. Estas proteínas consisten en FRS2-alfa y PLC-gamma. FRS2-alfa actúa como una proteína de andamiaje para sostener GAB1 y GRB2, que luego se unen a SHP2 y SOS. Estas proteínas actúan juntas para activar la vía Ras (induce la proliferación y diferenciación celular) y la vía PI3K (induce la supervivencia y la determinación del destino celular). Del otro lado de los receptores dimerizados, la PLC-gamma activa DAG e IP3, que producen PKC e iones de calcio. La PKC y el calcio inducirán en última instancia la morfología, la migración y la adhesión. [11]

Factores de crecimiento similares a la insulina

Los factores de crecimiento similares a la insulina (IGF) ayudan al crecimiento óseo en el cuerpo. Los IGF son polipéptidos de cadena sencilla que tienen una estructura similar a la insulina. Hay 2 IGF: el factor de crecimiento similar a la insulina 1 (IGF-1) y el factor de crecimiento similar a la insulina 2 (IGF-2). El IGF-1 es inducido por la hormona del crecimiento (GH) y se dirige al cartílago, estimulando la proliferación de células óseas. Los estudios realizados por Yakar S, Rosen CJ han demostrado en modelos animales que el IGF-1 puede mejorar el crecimiento longitudinal, la circunferencia perióstica y la densidad mineral ósea. [12] El IGF-1 es responsable del aumento del tamaño corporal general, el tamaño óseo longitudinal y la altura , especialmente durante la pubertad . [3] [5]

La proteína relacionada con la hormona paratiroidea (PTHrP) es importante para la formación ósea endocondral. Martin (2005) descubrió que la PTHrP estimula la formación ósea al aumentar la diferenciación de los osteoblastos y reducir la apoptosis de los mismos. Esto provoca un aumento de los osteoblastos, lo que permite la formación de nuevas células óseas. La PTHrP también regula la formación de osteoclastos, lo que permite además el crecimiento óseo. [13]

Hormonas

Los estrógenos hacen que las caderas se ensanchen y se redondeen durante la pubertad en las mujeres, y los andrógenos hacen que los hombros se ensanchen en los hombres. [14] [15] [16] Los estrógenos median el cierre epifisario tanto en hombres como en mujeres. [3] [5] Otras hormonas implicadas en el control del crecimiento óseo incluyen la hormona tiroidea , la hormona paratiroidea , [17] la calcitonina , [18] los glucocorticoides como el cortisol y la vitamina D ( calcitriol ). [5] Según menoPAUSE, un blog de la Universidad de Rochester, el estrógeno hace que las mujeres distribuyan su grasa en los senos, los muslos y a lo largo de la zona pélvica, lo que implica que la grasa puede usarse como fuente de energía para futuros embarazos. En el caso de los hombres, los andrógenos (como la testosterona) aumentan la relación músculo-grasa del hombre. Woods J. "¿Qué tiene que ver el estrógeno con la grasa abdominal?".

Importancia clínica

Tratamiento potencial para la osteoporosis

La osteoporosis es una enfermedad ósea en la que la masa ósea es inferior a la media y puede aumentar el riesgo de fracturas. Algunas de las causas que provocan osteoporosis son la edad y la disminución de la cantidad de estrógeno, por lo que se da principalmente en mujeres mayores (aunque también puede afectar a los hombres). [19]

En un estudio reciente realizado en el Instituto de Investigación del Centro Médico Infantil de la Universidad Southwestern de Texas, el factor de crecimiento óseo osteolectina (Clec11a) también ha demostrado tener propiedades regenerativas. Se extirparon ovarios de ratones para simular la osteoporosis de mujeres posmenopáusicas. Los resultados se basaron en inyecciones diarias de osteolectina para determinar los efectos. Esta investigación mostró un aumento del volumen óseo de ratones con pérdida ósea después de que se les extirparan los ovarios. [20]

Para ser más específicos, para ayudar a las personas con osteoporosis, se utilizan medicamentos junto con el tratamiento de las fracturas óseas. Clec11a es una glicoproteína que expresa la médula ósea, según afirma Elifesciences. [21]

Tratamiento de tendones

Varios estudios han demostrado una correlación entre la administración de factores de crecimiento óseo y la mejora de la curación del tendón con el hueso. El enfoque de estos estudios se centró principalmente en el ligamento cruzado anterior (LCA) ubicado en la rodilla, debido al alto número de lesiones que sufren los atletas. [22] La Universidad de Dammam, Hospital Rey Fahd en Arabia Saudita pudo demostrar que la adición de factor de crecimiento óseo SHMSP en forma de polvo facilitó el proceso de curación del injerto de tendón en conejos. La comparación de este grupo de prueba SHMSP con el grupo de control ilustró un mayor nivel de formación y organización dentro de la rodilla. [22]

El Hospital de Cirugía Especial de Nueva York realizó un estudio similar, en el que se implantó una esponja de colágeno que contenía proteína ósea en el ligamento cruzado anterior (LCA) de conejos. En este caso, la proteína ósea aislada de fémures bovinos contenía varias proteínas morfogenéticas óseas , que forman parte de un importante sistema de señalización que ayuda a la estructura de los huesos. [23] Al igual que con la aplicación de SHMSP, se observó que la inclusión de proteína ósea en la esponja de colágeno mejoraba el proceso de curación, en comparación con los grupos de control con la esponja sola o sin esponja. [23]

En un estudio independiente, también implementado por el Hospital de Cirugía Especial y la Universidad de California, el tratamiento del ligamento cruzado anterior utilizó la proteína morfogénica ósea humana recombinante rhBMP-2 en dos fases. [24] En la fase uno, se calibraron adecuadamente las dosis de noggin , una proteína reguladora, así como de rhBMP-2, y en la fase dos, estas proteínas transportadas en una matriz de fosfato de calcio sintético (CPM) se inyectaron en la región del ligamento cruzado anterior. Los resultados de este procedimiento también demostraron una mejora en la formación de fibras de colágeno entre el tendón y el hueso. [24]

Por lo tanto, se observó que los tres tratamientos mejoraban la eficacia de la curación del tendón al hueso a través de los diferentes factores de crecimiento óseo: SHMSP, proteína ósea y rhBMP-2.

Referencias

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