Síndrome metabólico, metformina y hueso / Metabolic syndrome, metformin and bone

El síndrome metabólico se define como un trastorno heterogéneo y multifactorial con riesgo cardiovascular elevado. Actualmente se encuentra en franco crecimiento debido al sedentarismo y la ingesta rica en grasas y azúcares. Su tratamiento incluye la indicación de cambios en el estilo de vida, con realización de actividad física y una alimentación saludable e hipocalórica. Cuando esto no es eficaz, se pueden utilizar diferentes fármacos, y entre los más prescriptos se encuentra la metformina, caracterizada por su acción insulino-sensibilizante. Numerosos trabajos han estudiado la vinculación del síndrome metabólico con el tejido óseo. Se demostró como resultado general, aunque no concluyente, que dicho síndrome se asocia con una disminución de la densidad mineral ósea y un aumento en la incidencia de fracturas osteoporóticas. Una de las limitaciones de estos estudios clínicos estaría ligada a la gran heterogeneidad de los pacientes con síndrome metabólico. Por otra parte, y dado que diversos estudios preclínicos han sugerido posibles acciones osteogénicas de la metformina, se ha investigado el posible efecto óseo de un tratamiento con este fármaco en personas con hiperglucemia o disglucemia. Varios estudios clínicos muestran que este efecto sería nulo o, en algunos casos, de carácter protector para el sistema óseo. No obstante, se debería tener precaución en el uso de dicho fármaco en pacientes que necesiten dosis altas y/o posean riesgo elevado de fractura, ya que sus altas concentraciones podrían tener consecuencias negativas sobre el metabolismo óseo. (AU)

Metabolic syndrome is defined as a heterogeneous and multifactorial disorder with high cardiovascular risk. Its incidence is currently growing due to sedentary lifestyles and diets with a high intake of fats and sugars. Treatment for metabolic syndrome begins with changes in lifestyle, such as physical activity and a healthy and hypocaloric diet. When this is not effective, different drugs can be used, and one of the most frequently prescribed is the insulin-sensitizer metformin. Numerous investigations have evaluated the possible link between metabolic syndrome and alterations in bone metabolism. Although not conclusive, most clinical studies point to an association between metabolic syndrome, a decrease in bone mineral density and an increase in the incidence of osteoporotic fractures. However, an important limitation of these studies is the great heterogeneity of individuals with metabolic syndrome. In view of preclinical research indicating possible osteogenic actions of metformin, the effects on bone of metformin has been evaluated in patients with hyperglycemia. Most studies have found either no effect on fracture incidence, or a mild protective action. However, since elevated concentrations of metformin might negatively affect bone metabolism, caution should be taken when prescribing this drug for patients who require high doses, and/or have an excess fracture risk. (AU)

Efectos in vivo del ranelato de estroncio sobre células progenitoras de médula ósea de ratas diabéticas / In vivo effects of strontium ranelate on bone marrow progenitor cells of diabetic rats

La diabetes mellitus (DM) crónica se asocia con reducción en el contenido mineral óseo (osteopenia y osteoporosis). El objetivo de este trabajo fue evaluar la acción del ranelato de estroncio (RaSr) administrado por vía oral a animales control y diabéticos, sobre el potencial osteogénico de células progenitoras de médula ósea (CPMO). Dieciséis ratas Wistar macho jóvenes se dividieron en dos grupos: controles (C) y diabéticas (D) con destrucción parcial de células b-pancreáticas mediante inyecciones intraperitoneales consecutivas de nicotinamida y estreptozotocina. Siete días después de la inyección, cada grupo se subdividió: sin tratamiento, o tratadas oralmente con RaSr (625 mg/kg/día) durante seis semanas, luego de lo cual los animales fueron sacrificados. Las CPMO se obtuvieron de ratas de los cuatro grupos, por lavados del canal diafisario medular (húmero o fémur o ambos) y cultivo hasta confluencia en DMEM-10% FBS. La proliferación celular se evaluó mediante el ensayo de MTT. Luego las CPMO se replaquearon e incubaron en un medio osteogénico durante 14 días (fosfatasa alcalina [FAL] y colágeno tipo 1) o 21 días (mineralización). Las CPMO del grupo C+RaSr mostraron un aumento significativo versus control en la proliferación (133%) y en la diferenciación osteogénica (colágeno 143%, FAL 168%, mineralización 117%). La DM (grupo D) disminuyó significativamente la proliferación y diferenciación osteoblástica de las CPMO. El tratamiento con RaSr (grupo D+RaSr) previno completamente estos efectos antiosteogénicos de la DM. Así, en nuestro modelo experimental in vivo, la DM disminuye el potencial osteogénico de CPMO, efecto que puede ser prevenido por un tratamiento oral con RaSr. (AU)

Chronic diabetes mellitus (DM) is associated with a reduction in bone mineral content (osteopenia and osteoporosis). The object of this study was to evaluate the in vivo effect of he anti-osteoporotic drug strontium ranelate (SrRa) administered orally to control and diabetic animals, on the osteogenic potential of bone marrow progenitor cells (BMPC). Sixteen young male Wistar rats were divided into two groups: control (C) and diabetic with partial beta-cell destruction via consecutive intra-peritoneal injections of nicotinamide and streptozotocin (D). Seven days postinjection, each group was sub-divided: without treatment, or oral treatment with SrRa (625 mg/kg/day) for six weeks, after which the animals were euthanised (groups C, C+SrRa, D, D+SrRa). BMPC were obtained from rats of all four groups by flushing of the diaphysary canal (humerus and/or femur). Adherent cells were then cultured until confluence in DMEM10% FBS. Cell proliferation was evaluated with the MTT mitogenic bioassay. BMPC were replated and incubated in an osteogenic medium for 14 days (determination of alkaline phosphatase [ALP] and type-1 collagen) or 21 days (evaluation of mineralisation). BMPC from C+SrRa rats showed a significant increase versus control in proliferation (133%) and in osteogenic differentiation (collagen 143%, ALP 168%, mineralisation 117%). Induction of diabetes (group D) significantly decreased the proliferation and osteoblastic differentiation of BMPC. Treatment of diabetic animals with SrRa (group D+SrRa) completely prevented these anti-osteogenic effects of Diabetes. Thus, in our experimental in vivo model, Diabetes decreases the osteogenic potential of BMPC, an effect that can be prevented by oral treatment with strontium ranelate. (AU)

Efectos de los productos de glicación avanzada (AGEs) y alendronato sobre el desarrollo osteoclástico: posibles mecanismos de acción / Effect of Advanced Glycation Endproducts and Alendronate on osteoclastic development: possible mechanisms of action

Introducción: En la Diabetes Mellitus se ha descripto un incremento en el riesgo de fracturas, las cuales podrían asociarse a la acumulación de productos de glicación avanzada (AGEs) que alteran la función de los osteoclastos (Oc), células gigantes multinucleadas encargadas de resorber el hueso. Los bifosfonatos (BP), drogas ampliamente usadas en enfermedades áseas, inhiben la actividad resortiva de los Oc, aunque su uso en pacientes diabéticos es controversial. Objetivo: Estudiar el efecto de AGEs y alendronato sobre el desarrollo de Oc en cultivo, así como los posibles mecanismos involucrados en la acción de estos agentes. Materiales y Métodos: Se cocultivaron macráfagos Raw264.7 y osteoblastos UMR-106 durante 8 días, con BSA o AGE (50-200 µg/ml), con o sin alendronato (10-8-10-4M). Se evaluá el efecto de estas condiciones de cultivo sobre la formación de Oc (número de los mismos, y actividad de fosfatasa ácida tartrato-resistente [TRAP] ), la expresión de RAGE (Receptor de AGEs) en los Oc, y la expresión del ligando de RANK (RANKL) en los osteoblastos por inmunofluorescencia indirecta. Resultados: Los AGEs (50-200 µg/ml) inhibieron en forma dosis-dependiente la TRAP (10-30 %) y el número de osteoclastos generados (55 %), similarmente a lo inducido por bajas dosis de alendronato (10-8M-10-6M). La coincubación de bajas dosis de alendronato con 100 µg/ml de AGEs no indujo una inhibición adicional a la de los AGEs sobre la actividad de TRAP o el número de Oc. Altos niveles de alendronato (10-5M-10-4M) inhibieron la actividad TRAP (20-25 % respecto a BSA y 17 % respecto de AGEs), así como el número de Oc desarrollados en presencia de AGEs (16 % con respecto a AGEs). Los Oc incubados en presencia de 100 µg/ml AGEs mostraron un incremento significativo en la expresión de RAGE (152 % respecto de BSA), situación similar a la observada postincubación con alendronato 10-8M (130 % respecto de BSA). Por el contrario, altas dosis de alendronato (10-5M) no modificaron la expresión del RAGE en los cocultivos incubados con BSA (95 % respecto de BSA). Por otro lado, bajas dosis de alendronato en presencia de AGEs no alteraron la "up-regulation" del RAGE inducida por los AGEs (145 % respecto de BSA). Sin embargo, cuando los Oc se incubaron con AGEs y Ale 10-5M, esta dosis del bifosfonato bloqueá el efecto estimulante de los AGEs sobre la expresión de RAGE (105 % respecto de BSA). La incubación con 100 µg/ml AGE produjo una inhibición (50 % respecto de BSA), en la expresión del RANKL en los osteoblastos. El alendronato (10-8M-10-5M) indujo también una inhibición del RANKL en forma dosis dependiente (65-47 % respecto de BSA). Por otro lado en presencia de AGEs, el alendronato (10-8M-10-5M) no modificá la inhibición de la expresión del RANKL inducida por los AGEs (59-45 % del BSA). Conclusiones: Los AGEs y el alendronato inhiben el número y diferenciación de Oc en cultivo, con un efecto aditivo entre ambos a altas concentraciones de alendronato. También reducen la expresión de RANKL en osteoblastos, lo cual podría explicar parcialmente sus efectos sobre el reclutamiento y la maduración de Oc. Los AGEs y bajas dosis de alendronato aumentan la expresión de RAGE en Oc.

Introduction: Patients with Diabetes mellitus frequently show osteopenia and/or osteoporosis, as well as an increase in low-trauma fracture risk. This has been postulated to be caused partially by the accumulation of advanced glycation endproducts (AGEs) in bone extracellular matrix. AGEs could affect the homeostasis of bone cells, such as osteoblasts, osteocytes and osteoclasts. Osteoclasts (Oc) are multi-nucleated cells specialized in resorbing bone. Bisphosphonates (BP) are drugs widely used for treatment of bone diseases, and their principal mechanism of action is to inhibit the resorptive action of Oc. However, the use of BP for the treatment of patients with Diabetes-related bone disease is still controversial. Objective: To study the effect of AGEs and Alendronate (an N-containing BP) on the development of Oc in culture, as well as possible mechanisms of action involved in these effects. Materials and Methods: RAW264.7 macrophages and UMR106 osteoblasts were co-cultured for 8 days, with BSA or AGEs (50-200 µg/ml), with or without Alendronate (10-8-10-4M). The effect of these culture conditions on Oc formation was evaluated (number of Oc, cell-associated tartrate-resistant acid phosphatase [TRAP] activity), as well as Oc expression of RAGE (receptor for AGEs), and osteoblastic expression of RANK ligand (RANKL). These last two parameters were evaluated by indirect immunofluorescence, in order to estimate the expression and sub-cellular distribution of both membrane-associated proteins. Results: AGEs (50-200 µg/ml) dose-dependently inhibited TRAP activity (10-30 %) and the number of multinucleated Oc (55 %). Similar results were observed for low doses of Alendronate (10-8M-10-6M). The co-incubation of low doses of Alendronate with 100 mg/ml of AGEs, did not induce an additional inhibition of TRAP activity or Oc number, to that observed for AGEs alone. High levels of Alendronate (10-5M-10-4M) inhibited Oc TRAP activity (20-25 % inhibition versus BSA, and 17 % versus AGEs), and also decreased the number of Oc formed in the presence of AGEs (16 % inhibition versus AGEs). Oc incubated in the presence of 100 µg/ml AGEs, showed a significant increase in the expression of RAGE (152 % versus BSA). Similar results were found after incubating with 10-8M Alendronate (130 % versus BSA). On the contrary, high doses of Alendronate (10-5M) did not affect the expression of RAGE in co-cultures incubated with BSA (95 % versus BSA). On the other hand, low doses of Alendronate in the presence of AGEs, did not affect the up-regulation of RAGE induced by AGEs (145 % versus BSA). However, when the Oc were co-incubated with AGEs and 10-5M Alendronate, this dose of BP was able to block the stimulation of RAGE expression induced by AGEs (105 % versus BSA). In osteoblasts, incubation with 100 µg/ml AGEs induced an inhibition in the expression of RANKL (50 % versus BSA). Alendronate (10-8M-10-5M) also inhibited RANKL expression in a dose-dependent manner (65-47 % versus BSA). However, Alendronate (10-8M-10-5M) did not modify the AGEs-induced inhibition in osteoblastic RANKL expression (59-45 % versus BSA). Conclusions: AGEs and Alendronate inhibit the number and differentiation of Oc in culture, with an additive effect for both agents at high Alendronate concentrations. AGEs and Alendronate also reduce the osteoblastic expression of RANKL, which could partially explain their effects on the recruitment and maturation of Oc. In addition, AGEs and low doses of Alendronate increase the expression of RAGE in cultured Oc, and this effect correlates with their inhibition of Oc development.

Factores de crecimiento insulino símiles: estructura, bioactividad y métodos de ensayo / Insulin-like growth factors: structure, bioativity and methods of assay

El sistema de los factores de crecimiento insulino-símiles (IGF) se halla involucrado en diferentes aspectos de la regulación celular y tisular, como así también en el desarrollo y el crecimiento corporal. Este sistema depende de la interacción entre ligandos (IGF-I, IGF-II), receptores (Tipo I, Tipo II), proteínas ligadoras o transportadoras (IGFBP-1 a -6), y proteasas específicas para las IGFBPs. La acción de los IGFs se encuentra regulada por diferentes factores y estímulos, tales como la hormona de crecimiento, que actúan a diversos niveles. El desarrollo de nuevos métodos para analizar los diferentes componentes del sistema de los IGFs ha aportado elementos adicionales para la evaluación, diagnóstico y seguimiento de pacientes con alteraciones del crecimiento

Glicosilación no enzimática de proteínas: su rol en las complicaciones crónicas de la diabetes y el envejecimiento / No-enzymatic glycosylation of proteins: role in aging and in the chronic complications of diabetes

En los últimos 15 años la glicosilación no enzimática de las proteínas ha pasado de ser un fenómeno de importancia bromatológica, a tener relevancia en procesos tales como el envejecimiento y las complicaciones crónicas que desarrollan los pacientes diabéticos. El enfoque inicial se centró en los productos de glicosilación temprana de proteínas o productos de Amadori; más recientemente se ha resaltado la formación de los productos de glicosilación avanzada de proteínas como uno de los factores causales de las alteraciones diabéticas y la senilidad. Se han diseñado fármacos que interfieren con las vías de formación de estos productos de glicosilación no enzimática, los cuales tendrían un importante potencial terapéutico en el control de la aparición de las complicaciones crónicas en la diabetes. La determinación en el laboratorio de los productos de glicosilación de proteínas es una herramienta muy útil para el pronóstico de la calidad de vida de un individuo, ya sea normal o diabético, y para el seguimiento del control metabólico a mediano y largo plazo en los pacientes diabéticos