ABSTRACT
La mineralizacin ortotpica comienza con la produccin de las vesculas de matriz, por brotacin polarizada de la superficie de condrocitos, osteoblastos y odontoblastos. Esta transcurre en dos etapas. La primera es la formacin de cristales de hidroxiapatita dentro de las vesculas de matriz, seguido por la propagacin de la hidroxiapatita a travs de la membrana de la vescula dentro de la matriz extracelular. En la regulacin de la mineralizacin ortotpica, aparte de las clulas tejido especficas, intervienen un gran nmero de enzimas, factores inorgnicos y peptdicos, que tienen complejas interacciones. Para que la mineralizacin normal contine se necesita un ajustado balance entre los niveles de fosfato inorgnico (Pi) y de pirofosfato inorgnico (PPi) extracelular. El PPi antagoniza la habilidad del Pi para cristalizar con el calcio y formar hidroxiapatita y por lo tanto suprime su propagacin. Se han identificado tres molculas reguladoras centrales de los niveles extracelulares de PPi: la fosfatasa alcalina tejido-no especfica (TNAP), que hidroliza el PPi, la nucletido pirofosfato fosfodiesterasa 1 (NPP1), que genera PPi de nuclesidos trifosfato y la protena transmembrana de mltiples-pasos ANK, que media la transferencia intracelular al extracelular de PPi. A su vez existen dos protenas SIBLING llamadas DMP1 y MEPE reguladoras de la mineralizacin. La expresin de DMP1 por el osteocito se induce en forma marcada en respuesta a la carga mecnica incrementando la mineralizacin sea. La protena MEPE contiene un motivo peptdico proteasa resistente llamado ASARM, que se cree es un candidato a ser un inhibidor de la mineralizacin (minhibina). La osteropontina es otro inhibidor de la mineralizacin en su forma fosforilada y su secrecin est marcadamente reducida en los ratones "knockout" para NPP1. Los datos actuales parecen sostener la hiptesis que estas molculas podran ser las transductoras del "strain" seo y participar en la regulacin de la mineralizacin del espacio osteoctico perilacunar.
Orthotopic mineralization begins with the production of matrix vesicles that are produced by polarized budding of the surface of condrocytes, osteoblasts and odontoblasts. It occurs in two steps: The first one is the formation of hydroxiapatite crystals within the matrix vesicles, followed by the propagation of the hydroxiapatite crystals through the membrane vesicle into the extra cellular matrix. In the regulation of orthotopic mineralization, apart from tissue-specific cells, a great number of enzymes, inorganic and peptide factors participate, that have complex interactions among them. Inorganic pyrophosphate (PPi) antagonizes the ability of phosphate (Pi) to crystallize with calcium and to form hydroxiapatite, thus suppressing its propagation. For the normal mineralization to continue, an adjusted balance of the extra cellular Pi and PPi levels is needed. Three molecules have been identified that have a central role in the regulation of extra cellular PPi levels: tissue non-specific alkaline phosphatase (TNAP), which hydrolyzes PPi, the nucleotide pyrophosphatase phosphodiesterase 1 (NPP1), which generates PPi from triphosphate nucleosides, and the multiple-steps transmembrane protein ANK which transfers PPi from the intracellular to the extracellular compartment. There are, in turn, two SIBLING proteins called DMP1 and MEPE that regulate mineralization. The expression of DMP1 by the osteocyte is dramatically induced in response to mechanical loading increasing bone mineralization. MEPE protein contains a protease resistant motif called ASARM, which is believed to be the candidate for the mineralization inhibitor (minhibin). Osteopontin is another mineralization inhibitor in its phosphorilated form and its secretion is markedly reduced in knockout mice for NPP1. Present data seem to support the hypothesis that these molecules could be the translators of bone strain and participate in the regulation of mineralization of the perilacunar osteocytic space.
ABSTRACT
El eje hueso-riñón ha sido pensado como un mecanismo por el cual el esqueleto se comunica con el riñón para coordinar la mineralización de la matriz extracelular ósea con el manejo renal del fosfato. Osteoblastos /osteocitos están bien preparados para coordinar las homeostasis sistémica de fósforo y la mineralización ósea, ya que ellos expresan todos los componentes implicados en un posible eje hueso-riñón, incluyendo al PHEX, FGF-23, MEPE, y DMP1. Los efectos autocrinos de proteínas de la familia SIBLING como MEPE y DMP1 sobre los osteoblastos podrían regular la producción de proteínas de matriz extracelular que intervienen en la mineralización. El riñón provee uno de los efectores de este eje que regula el balance de fosfato a través de la expresión apical de los cotransportadores sodio/fosfato NaPi-IIa y NaPi-IIc en el túbulo proximal. Central en este eje es el FGF-23, producido por los osteoblastos que tiene acciones fosfatúricas sobre el riñón. Cuando se descubrió que el FGF23, la primera fosfatonina era de origen osteoblástico/osteocitico, quedó establecido el eje hueso-riñón. Probar definitivamente la existencia de este eje hueso-riñón y definir exactamente su rol fisiológico requerirá de investigaciones adicionales
The bone-kidney axis has been thought as a mechanism for the skeleton to communicate with the kidney to coordinate the mineralization of extracelular matrix with the renal handling of phosphate. Osteoblasts / osteocytes are well suited for coordinating systemic phosphate homeostasis and mineralization, since they express all of the implicated components of a possible bone-kidney axis, including PHEX, FGF-23, MEPE, and DMP1. In addition, autocrine effects of SIBLING proteins as MEPE and DMP1 on osteoblasts could regulate the production of ECM proteins that regulate mineralization. The kidney provides one of the effectors of the axis that regulates phosphate balance through the apical expression of NaPi-IIa and NaPi-IIc in proximal tubules. Central in this axis is FGF-23, produced by osteoblasts that has phosphaturic actions on the kidney. When FGF23, the first phosphatonin, was discovered to be of osteoblastic/osteocyte origin, the bone kidney axis was established. Proving the existence of this bone-kidney axis and defining its physiological role will require additional investigations