Estudio génico (OPG, RANKL, Runx2 y receptores AGE) en cultivos de osteoblastos humanos de pacientes con diabetes mellitus tipo 2 y fractura de cadera. Influencia de los niveles de glucosa y AGEs

Description

Introducción: La diabetes mellitus (DM) tipo 2 se asocia a un mayor riesgo de fractura osteoporótica. Se han señalado múltiples factores como posibles mecanismos responsables, entre ellos las alteraciones en el remodelado óseo que podrían estar inducidas por las variaciones de glucosa circulante o por la presencia de productos finales de glicosilación no oxidativa (AGEs). El objetivo del presente trabajo ha sido valorar si dichas variaciones generan alteraciones en la expresión de genes relacionados con la diferenciación y actividad osteoblástica (OPG, RANKL, Runx2 y AGER) en el cultivo primario de osteoblastos humanos (hOB). Material y método: Han sido estudiados 12 pacientes pertenecientes a tres grupos: 4 con fractura osteoporótica, 4 con fractura osteoporótica y DM tipo 2 y 4 osteoartrósicos no osteoporóticos ni diabéticos (grupo control), con una edad media de: 80 ± 8, 84 ± 10 y 66 ± 11 años, respectivamente. Se realizaron cultivos primarios de hOB a partir de hueso trabecular a los que se sometió a diferentes estímulos durante 24 h. El estudio génico se realizó mediante PCR real-time. Resultados: La expresión génica de RANKL se vio aumentada en el grupo diabético, aunque no de manera significativa, en la condición de cultivo alta en glucosa y en la condición alta en glucosa suplementado con AGEs (1,9 y 4,6 veces mayor vs. condición control; 2,3 y 4,4 veces vs. grupo control, respectivamente). La ratio RANKL/OPG se mantuvo constantes en el grupo control, sin embargo en el grupo diabético se vio incrementada ante todas las condiciones experimentales. En el caso de Runx2 encontramos un incremento significativo de expresión en el grupo diabético con respecto al grupo control en la condición alta en glucosa y AGEs (OA = 1,08 ± 0,43; OP+DM = 3,33 ± 0,73; p = 0,039). No se observaron cambios significativos en la expresión de OPG y AGER con respecto a la condición control, para ninguna de las condiciones de cultivo, en ninguno de los grupos de pacientes. Conclusiones: La presencia de un ambiente hiperglicémico y AGEs altera la expresión génica de RANKL, ratio RANKL/OPG y Runx2 en cultivos de osteoblastos procedentes de pacientes diabéticos con fractura de cadera. Estas variaciones podrían generar alteraciones en el remodelado óseo que podría explicar, al menos en parte, la menor resistencia ósea y el aumento de incidencia de fracturas no traumáticas en estos pacientes.

Abstract

Introduction: Diabetes mellitus (DM) type 2 is associated with a higher risk of osteoporotic fracture. Many factors have been indicated as possible mechanisms responsible for this, among which are changes in bone remodelling which may be induced by variations in circulating glucose or by the presence of nonoxidative advanced glycosylation end products (AGEs). The aim of this work has been to evaluate whether these variations generate changes in the expression of genes related to osteoblast differentiation and activity (OPG, RANKL, Runx2 and AGER) in primary cultures of human osteoblasts (hOB). Material and methods: 12 patients were studied, belonging to three groups: 4 with osteoporotic fracture, 4 with osteoporotic fracture and DM type 2, and 4 patients with osteoarthritis, but who were not osteoporotic or diabetic (control group), with an average age of 80 ± 8, 84 ± 10 and 66 ± 11 years, respectively. Primary cultures of hOB from trabecular bone were carried out, to which were applied different stimuli over 24 hours. The gene study was carried out using real-time PCR. Results: The genetic expression of RANKL was seen to increase in the diabetic group, although not to a significant degree, in the cultures which were high in glucose and high in glucose supplemented by AGEs (1.9 and 4.6 times higher vs control conditions; 2.3 and 4.4 times vs control group, respectively). The RANKL/OPG ratio stayed constant in the control group, however, in the diabetic group an increase was seen in all experimental conditions. In the case of Runx2 we found a significant increase in expression in the diabetic group with respect to the control group in the culture high in glucose and AGEs (OA = 1.08 ± 0.43; OP+DM = 3.33 ± 0.73; p = 0.039). No significant changes in the expression of OPG and AGER with respect to the control condition were observed for any of the culture conditions, in any of the patient groups. Conclusions: The presence of a hyperglycaemic environment and AGEs alters the genetic expression of RANKL, of the RANKL/OPG ratio and Runx2 in osteoblast cultures from diabetic patients with hip fractures. These variations could generate changes in bone remodelling which could explain, at least partly, the lower bone resistance and the increase in the incidence of non-traumatic fractures in these patients.

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