elena martínez gimeno licenciada en medicina
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EFECTOS DE LA DEPLECIOacuteN ANDROGEacuteNICA
SOBRE LA DENSIDAD MINERAL Y LA CALIDAD
OacuteSEA EN RATAS MACHO ADULTAS
Y RESPUESTA AL TRATAMIENTO CON
HORMONA PARATIROIDEA HUMANA
Trabajo que para optar al grado de
Doctora en Medicina presenta
Elena Martiacutenez Gimeno
Licenciada en Medicina
Directores Dra Concepcioacuten de la Piedra Gordo
Dr Manuel Diacuteaz Curiel
Madrid 2012
Dra Concepcioacuten de la Piedra Gordo Jefe Asociado del Laboratorio de Bioquiacutemica del Instituto
de Investigacioacuten Sanitaria de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz y Dr Manuel Diacuteaz Curiel Profesor
Asociado del Departamento de Medicina de la Universidad Autoacutenoma de Madrid y Jefe Aso-
ciado del Departamento de Medicina Interna del Instituto de Investigacioacuten Sanitaria de la Fun-
dacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
INFORMAN
Que Dordf Elena Martiacutenez Gimeno licenciada en Medicina ha realizado bajo nuestra di-
reccioacuten los trabajos de investigacioacuten correspondientes a la tesis doctoral ldquoEfectos de la deple-
cioacuten androgeacutenica sobre la densidad mineral y la calidad oacutesea en ratas macho adultas y res-
puesta al tratamiento con hormona paratiroidea humanardquo
Revisado el presente trabajo estiman que corresponde fielmente a los resultados ob-
tenidos y quedan conformes con su presentacioacuten para ser juzgado por el tribunal correspon-
diente
Y para que asiacute conste a los efectos oportunos en cumplimiento de las disposiciones vi-
gentes firman el presente en Madrid a 18 de abril de dos mil doce
Fdo Dr D Manuel Diacuteaz Curiel Fdo Dra Dntildea Concepcioacuten de la Piedra
Este trabajo ha sido realizado en el Laboratorio de Bioquiacutemica Investigacioacuten del Institu-
to de Investigacioacuten Sanitaria de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
La financiacioacuten del proyecto se ha realizado mediante una ayuda a la investigacioacuten
otorgada por la compantildeiacutea Nycomed Pharma
A Alejandro Paula y Ales mi familia
Agradecimientos
La investigacioacuten ha sido una de mis pasiones desde que empeceacute a estudiar Medicina Aunque
me he dedicado profesionalmente a la investigacioacuten biomeacutedica desde hace maacutes de 16 antildeos es
ahora cuando gracias al tesoacuten y el empuje de Manuel Diacuteaz Curiel me propongo a terminar y
presentar mi tesis doctoral
Por tanto el listado de agradecimientos debe empezar por mis directores de tesis los Dres
Manuel Diacuteaz Curiel y Concepcioacuten de la Piedra Gordo por apoyarme incondicionalmente y con-
seguir que ademaacutes de atender obligaciones laborales y personales pudiese emprender este
proyecto y llevarlo a buen puerto
A mis colegas que han formado y forman parte de los Departamentos Meacutedicos en Nycomed
Pharma y Pfizer Espantildea por compartir el objetivo de que la industria farmaceacuteutica pueda y de-
ba investigar en Espantildea con los maacutes altos estaacutendares eacuteticos y de calidad y por contribuir a mi
formacioacuten para que fuera capaz de alcanzarlos
A Joseacute Ramoacuten Caeiro y David Guede por introducirme en el fascinante y complejo mundo de
la resistencia oacutesea y la fiacutesica de materiales
A Mercedes Montero y Marta Martiacuten por ensentildearme las teacutecnicas quiruacutergicas que se aplican en
el modelo experimental y por cuidar tan bien a nuestros animales en el laboratorio experimen-
tal de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
A mis hijos a mis padres hermanos y amigos que entendieron que obtener el doctorado en
Medicina es algo maacutes que una liacutenea en el curriacuteculum y que el esfuerzo dedicado mereciacutea la
pena Gracias por echarme un cable en las tareas diarias y ser generosos cediendo a la cien-
cia algunos ratos de nuestro tiempo compartido para que pudiera trabajar en este proyecto
Y por uacuteltimo a Alejandro Gracias por tu confianza y tu apoyo en buenos y malos momentos
has sido mi guiacutea
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
Abreviaturas
BGP Osteocalcina Bone-Gla Protein
BMU Unidad de remodelado oacuteseo
BSAP Fosfatasa alcalina especiacutefica de hueso (FAEH)
BSU Unidades estructurales oacuteseas
BVTV Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
BV Volumen oacuteseo
CTX Telopeacuteptido C-terminal de la cadena α del colaacutegeno I (CrossLaps)
CFU-GM Ceacutelulas formadoras de granulocitos y macroacutefagos
DA Grado de anisotropiacutea
DE Desviacioacuten estaacutendar
DXA Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea
DMO Densidad mineral oacutesea
ELISA Enzimo-inmuno ensayo
FA Fosfatasa alcalina
FDA Agencia americana evaluacioacuten de medicamentos (Food amp Drug Administration)
FGF Factor de crecimiento de los fibroblastos
IL-6 Interleukina 6
IGF Factor de crecimiento insuliacutenico
ult Desplazamiento maacuteximo hasta la fractura
ult Deformacioacuten maacutexima hasta la fractura
μCT Microtomografiacutea computerizada
μg Microgramo
μm Micra
M-CSF Factor estimulador de colonias de macroacutefagos
mm Miliacutemetros
MMI Momento polar de inercia
MB Megabytes
NTX Telopeacuteptidos aminoterminales del colaacutegeno I unidos por puentes de piridolina
OPG Osteoprotegerina
OQX Orquidectomizada
OVX Ovariectomizada
PICP Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno I
PINP Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno I
PTH Hormona paratiroidea
PTHR1 Receptor 1 de la hormona paratiroidea
RANK Receptor activador del factor nuclear kappa B
RANKL Ligando del receptor activador del factor nuclear kappa B
ROI Regioacuten de intereacutes
sc Viacutea subcutaacutenea
SHAM Intervencioacuten quiruacutergica simulada
SMI Iacutendice estructural del modelo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
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my model Calcif Tissue Int 2008 82155-161
- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
Dra Concepcioacuten de la Piedra Gordo Jefe Asociado del Laboratorio de Bioquiacutemica del Instituto
de Investigacioacuten Sanitaria de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz y Dr Manuel Diacuteaz Curiel Profesor
Asociado del Departamento de Medicina de la Universidad Autoacutenoma de Madrid y Jefe Aso-
ciado del Departamento de Medicina Interna del Instituto de Investigacioacuten Sanitaria de la Fun-
dacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
INFORMAN
Que Dordf Elena Martiacutenez Gimeno licenciada en Medicina ha realizado bajo nuestra di-
reccioacuten los trabajos de investigacioacuten correspondientes a la tesis doctoral ldquoEfectos de la deple-
cioacuten androgeacutenica sobre la densidad mineral y la calidad oacutesea en ratas macho adultas y res-
puesta al tratamiento con hormona paratiroidea humanardquo
Revisado el presente trabajo estiman que corresponde fielmente a los resultados ob-
tenidos y quedan conformes con su presentacioacuten para ser juzgado por el tribunal correspon-
diente
Y para que asiacute conste a los efectos oportunos en cumplimiento de las disposiciones vi-
gentes firman el presente en Madrid a 18 de abril de dos mil doce
Fdo Dr D Manuel Diacuteaz Curiel Fdo Dra Dntildea Concepcioacuten de la Piedra
Este trabajo ha sido realizado en el Laboratorio de Bioquiacutemica Investigacioacuten del Institu-
to de Investigacioacuten Sanitaria de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
La financiacioacuten del proyecto se ha realizado mediante una ayuda a la investigacioacuten
otorgada por la compantildeiacutea Nycomed Pharma
A Alejandro Paula y Ales mi familia
Agradecimientos
La investigacioacuten ha sido una de mis pasiones desde que empeceacute a estudiar Medicina Aunque
me he dedicado profesionalmente a la investigacioacuten biomeacutedica desde hace maacutes de 16 antildeos es
ahora cuando gracias al tesoacuten y el empuje de Manuel Diacuteaz Curiel me propongo a terminar y
presentar mi tesis doctoral
Por tanto el listado de agradecimientos debe empezar por mis directores de tesis los Dres
Manuel Diacuteaz Curiel y Concepcioacuten de la Piedra Gordo por apoyarme incondicionalmente y con-
seguir que ademaacutes de atender obligaciones laborales y personales pudiese emprender este
proyecto y llevarlo a buen puerto
A mis colegas que han formado y forman parte de los Departamentos Meacutedicos en Nycomed
Pharma y Pfizer Espantildea por compartir el objetivo de que la industria farmaceacuteutica pueda y de-
ba investigar en Espantildea con los maacutes altos estaacutendares eacuteticos y de calidad y por contribuir a mi
formacioacuten para que fuera capaz de alcanzarlos
A Joseacute Ramoacuten Caeiro y David Guede por introducirme en el fascinante y complejo mundo de
la resistencia oacutesea y la fiacutesica de materiales
A Mercedes Montero y Marta Martiacuten por ensentildearme las teacutecnicas quiruacutergicas que se aplican en
el modelo experimental y por cuidar tan bien a nuestros animales en el laboratorio experimen-
tal de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
A mis hijos a mis padres hermanos y amigos que entendieron que obtener el doctorado en
Medicina es algo maacutes que una liacutenea en el curriacuteculum y que el esfuerzo dedicado mereciacutea la
pena Gracias por echarme un cable en las tareas diarias y ser generosos cediendo a la cien-
cia algunos ratos de nuestro tiempo compartido para que pudiera trabajar en este proyecto
Y por uacuteltimo a Alejandro Gracias por tu confianza y tu apoyo en buenos y malos momentos
has sido mi guiacutea
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
Abreviaturas
BGP Osteocalcina Bone-Gla Protein
BMU Unidad de remodelado oacuteseo
BSAP Fosfatasa alcalina especiacutefica de hueso (FAEH)
BSU Unidades estructurales oacuteseas
BVTV Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
BV Volumen oacuteseo
CTX Telopeacuteptido C-terminal de la cadena α del colaacutegeno I (CrossLaps)
CFU-GM Ceacutelulas formadoras de granulocitos y macroacutefagos
DA Grado de anisotropiacutea
DE Desviacioacuten estaacutendar
DXA Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea
DMO Densidad mineral oacutesea
ELISA Enzimo-inmuno ensayo
FA Fosfatasa alcalina
FDA Agencia americana evaluacioacuten de medicamentos (Food amp Drug Administration)
FGF Factor de crecimiento de los fibroblastos
IL-6 Interleukina 6
IGF Factor de crecimiento insuliacutenico
ult Desplazamiento maacuteximo hasta la fractura
ult Deformacioacuten maacutexima hasta la fractura
μCT Microtomografiacutea computerizada
μg Microgramo
μm Micra
M-CSF Factor estimulador de colonias de macroacutefagos
mm Miliacutemetros
MMI Momento polar de inercia
MB Megabytes
NTX Telopeacuteptidos aminoterminales del colaacutegeno I unidos por puentes de piridolina
OPG Osteoprotegerina
OQX Orquidectomizada
OVX Ovariectomizada
PICP Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno I
PINP Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno I
PTH Hormona paratiroidea
PTHR1 Receptor 1 de la hormona paratiroidea
RANK Receptor activador del factor nuclear kappa B
RANKL Ligando del receptor activador del factor nuclear kappa B
ROI Regioacuten de intereacutes
sc Viacutea subcutaacutenea
SHAM Intervencioacuten quiruacutergica simulada
SMI Iacutendice estructural del modelo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
del varoacuten
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phatase 5b is a marker of osteoclast number in human osteoclast cultures and the rat
ovariectomy model Calcif Tissue Int 2008 82108ndash115
118 Erben RG Eberle J Stahr K Goldberg M Androgen deficiency induces high turnover
osteopenia in aged male rats a sequential histomorphometric study J Bone Miner Res
2000 151085-1098
119 Vanderschueren D Van Herk D Sinker AMH Visser WJ Shot LPC Bouillon R 1992
Bone and mineral metabolism in aged male rats short and long term effects on androgen
deficiency Endocrinology 1992 1302906-2916
120 Rissanen JP Suominen MI Peng Z Morko J Rasi S Risteli J Halleen JM 2008 Short-
term changes in PINP predict long-term changes in trabecular bone in the rat ovariecto-
my model Calcif Tissue Int 2008 82155-161
- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
Este trabajo ha sido realizado en el Laboratorio de Bioquiacutemica Investigacioacuten del Institu-
to de Investigacioacuten Sanitaria de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
La financiacioacuten del proyecto se ha realizado mediante una ayuda a la investigacioacuten
otorgada por la compantildeiacutea Nycomed Pharma
A Alejandro Paula y Ales mi familia
Agradecimientos
La investigacioacuten ha sido una de mis pasiones desde que empeceacute a estudiar Medicina Aunque
me he dedicado profesionalmente a la investigacioacuten biomeacutedica desde hace maacutes de 16 antildeos es
ahora cuando gracias al tesoacuten y el empuje de Manuel Diacuteaz Curiel me propongo a terminar y
presentar mi tesis doctoral
Por tanto el listado de agradecimientos debe empezar por mis directores de tesis los Dres
Manuel Diacuteaz Curiel y Concepcioacuten de la Piedra Gordo por apoyarme incondicionalmente y con-
seguir que ademaacutes de atender obligaciones laborales y personales pudiese emprender este
proyecto y llevarlo a buen puerto
A mis colegas que han formado y forman parte de los Departamentos Meacutedicos en Nycomed
Pharma y Pfizer Espantildea por compartir el objetivo de que la industria farmaceacuteutica pueda y de-
ba investigar en Espantildea con los maacutes altos estaacutendares eacuteticos y de calidad y por contribuir a mi
formacioacuten para que fuera capaz de alcanzarlos
A Joseacute Ramoacuten Caeiro y David Guede por introducirme en el fascinante y complejo mundo de
la resistencia oacutesea y la fiacutesica de materiales
A Mercedes Montero y Marta Martiacuten por ensentildearme las teacutecnicas quiruacutergicas que se aplican en
el modelo experimental y por cuidar tan bien a nuestros animales en el laboratorio experimen-
tal de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
A mis hijos a mis padres hermanos y amigos que entendieron que obtener el doctorado en
Medicina es algo maacutes que una liacutenea en el curriacuteculum y que el esfuerzo dedicado mereciacutea la
pena Gracias por echarme un cable en las tareas diarias y ser generosos cediendo a la cien-
cia algunos ratos de nuestro tiempo compartido para que pudiera trabajar en este proyecto
Y por uacuteltimo a Alejandro Gracias por tu confianza y tu apoyo en buenos y malos momentos
has sido mi guiacutea
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
Abreviaturas
BGP Osteocalcina Bone-Gla Protein
BMU Unidad de remodelado oacuteseo
BSAP Fosfatasa alcalina especiacutefica de hueso (FAEH)
BSU Unidades estructurales oacuteseas
BVTV Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
BV Volumen oacuteseo
CTX Telopeacuteptido C-terminal de la cadena α del colaacutegeno I (CrossLaps)
CFU-GM Ceacutelulas formadoras de granulocitos y macroacutefagos
DA Grado de anisotropiacutea
DE Desviacioacuten estaacutendar
DXA Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea
DMO Densidad mineral oacutesea
ELISA Enzimo-inmuno ensayo
FA Fosfatasa alcalina
FDA Agencia americana evaluacioacuten de medicamentos (Food amp Drug Administration)
FGF Factor de crecimiento de los fibroblastos
IL-6 Interleukina 6
IGF Factor de crecimiento insuliacutenico
ult Desplazamiento maacuteximo hasta la fractura
ult Deformacioacuten maacutexima hasta la fractura
μCT Microtomografiacutea computerizada
μg Microgramo
μm Micra
M-CSF Factor estimulador de colonias de macroacutefagos
mm Miliacutemetros
MMI Momento polar de inercia
MB Megabytes
NTX Telopeacuteptidos aminoterminales del colaacutegeno I unidos por puentes de piridolina
OPG Osteoprotegerina
OQX Orquidectomizada
OVX Ovariectomizada
PICP Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno I
PINP Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno I
PTH Hormona paratiroidea
PTHR1 Receptor 1 de la hormona paratiroidea
RANK Receptor activador del factor nuclear kappa B
RANKL Ligando del receptor activador del factor nuclear kappa B
ROI Regioacuten de intereacutes
sc Viacutea subcutaacutenea
SHAM Intervencioacuten quiruacutergica simulada
SMI Iacutendice estructural del modelo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
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- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
A Alejandro Paula y Ales mi familia
Agradecimientos
La investigacioacuten ha sido una de mis pasiones desde que empeceacute a estudiar Medicina Aunque
me he dedicado profesionalmente a la investigacioacuten biomeacutedica desde hace maacutes de 16 antildeos es
ahora cuando gracias al tesoacuten y el empuje de Manuel Diacuteaz Curiel me propongo a terminar y
presentar mi tesis doctoral
Por tanto el listado de agradecimientos debe empezar por mis directores de tesis los Dres
Manuel Diacuteaz Curiel y Concepcioacuten de la Piedra Gordo por apoyarme incondicionalmente y con-
seguir que ademaacutes de atender obligaciones laborales y personales pudiese emprender este
proyecto y llevarlo a buen puerto
A mis colegas que han formado y forman parte de los Departamentos Meacutedicos en Nycomed
Pharma y Pfizer Espantildea por compartir el objetivo de que la industria farmaceacuteutica pueda y de-
ba investigar en Espantildea con los maacutes altos estaacutendares eacuteticos y de calidad y por contribuir a mi
formacioacuten para que fuera capaz de alcanzarlos
A Joseacute Ramoacuten Caeiro y David Guede por introducirme en el fascinante y complejo mundo de
la resistencia oacutesea y la fiacutesica de materiales
A Mercedes Montero y Marta Martiacuten por ensentildearme las teacutecnicas quiruacutergicas que se aplican en
el modelo experimental y por cuidar tan bien a nuestros animales en el laboratorio experimen-
tal de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
A mis hijos a mis padres hermanos y amigos que entendieron que obtener el doctorado en
Medicina es algo maacutes que una liacutenea en el curriacuteculum y que el esfuerzo dedicado mereciacutea la
pena Gracias por echarme un cable en las tareas diarias y ser generosos cediendo a la cien-
cia algunos ratos de nuestro tiempo compartido para que pudiera trabajar en este proyecto
Y por uacuteltimo a Alejandro Gracias por tu confianza y tu apoyo en buenos y malos momentos
has sido mi guiacutea
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
Abreviaturas
BGP Osteocalcina Bone-Gla Protein
BMU Unidad de remodelado oacuteseo
BSAP Fosfatasa alcalina especiacutefica de hueso (FAEH)
BSU Unidades estructurales oacuteseas
BVTV Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
BV Volumen oacuteseo
CTX Telopeacuteptido C-terminal de la cadena α del colaacutegeno I (CrossLaps)
CFU-GM Ceacutelulas formadoras de granulocitos y macroacutefagos
DA Grado de anisotropiacutea
DE Desviacioacuten estaacutendar
DXA Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea
DMO Densidad mineral oacutesea
ELISA Enzimo-inmuno ensayo
FA Fosfatasa alcalina
FDA Agencia americana evaluacioacuten de medicamentos (Food amp Drug Administration)
FGF Factor de crecimiento de los fibroblastos
IL-6 Interleukina 6
IGF Factor de crecimiento insuliacutenico
ult Desplazamiento maacuteximo hasta la fractura
ult Deformacioacuten maacutexima hasta la fractura
μCT Microtomografiacutea computerizada
μg Microgramo
μm Micra
M-CSF Factor estimulador de colonias de macroacutefagos
mm Miliacutemetros
MMI Momento polar de inercia
MB Megabytes
NTX Telopeacuteptidos aminoterminales del colaacutegeno I unidos por puentes de piridolina
OPG Osteoprotegerina
OQX Orquidectomizada
OVX Ovariectomizada
PICP Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno I
PINP Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno I
PTH Hormona paratiroidea
PTHR1 Receptor 1 de la hormona paratiroidea
RANK Receptor activador del factor nuclear kappa B
RANKL Ligando del receptor activador del factor nuclear kappa B
ROI Regioacuten de intereacutes
sc Viacutea subcutaacutenea
SHAM Intervencioacuten quiruacutergica simulada
SMI Iacutendice estructural del modelo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
del varoacuten
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- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
Agradecimientos
La investigacioacuten ha sido una de mis pasiones desde que empeceacute a estudiar Medicina Aunque
me he dedicado profesionalmente a la investigacioacuten biomeacutedica desde hace maacutes de 16 antildeos es
ahora cuando gracias al tesoacuten y el empuje de Manuel Diacuteaz Curiel me propongo a terminar y
presentar mi tesis doctoral
Por tanto el listado de agradecimientos debe empezar por mis directores de tesis los Dres
Manuel Diacuteaz Curiel y Concepcioacuten de la Piedra Gordo por apoyarme incondicionalmente y con-
seguir que ademaacutes de atender obligaciones laborales y personales pudiese emprender este
proyecto y llevarlo a buen puerto
A mis colegas que han formado y forman parte de los Departamentos Meacutedicos en Nycomed
Pharma y Pfizer Espantildea por compartir el objetivo de que la industria farmaceacuteutica pueda y de-
ba investigar en Espantildea con los maacutes altos estaacutendares eacuteticos y de calidad y por contribuir a mi
formacioacuten para que fuera capaz de alcanzarlos
A Joseacute Ramoacuten Caeiro y David Guede por introducirme en el fascinante y complejo mundo de
la resistencia oacutesea y la fiacutesica de materiales
A Mercedes Montero y Marta Martiacuten por ensentildearme las teacutecnicas quiruacutergicas que se aplican en
el modelo experimental y por cuidar tan bien a nuestros animales en el laboratorio experimen-
tal de la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
A mis hijos a mis padres hermanos y amigos que entendieron que obtener el doctorado en
Medicina es algo maacutes que una liacutenea en el curriacuteculum y que el esfuerzo dedicado mereciacutea la
pena Gracias por echarme un cable en las tareas diarias y ser generosos cediendo a la cien-
cia algunos ratos de nuestro tiempo compartido para que pudiera trabajar en este proyecto
Y por uacuteltimo a Alejandro Gracias por tu confianza y tu apoyo en buenos y malos momentos
has sido mi guiacutea
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
Abreviaturas
BGP Osteocalcina Bone-Gla Protein
BMU Unidad de remodelado oacuteseo
BSAP Fosfatasa alcalina especiacutefica de hueso (FAEH)
BSU Unidades estructurales oacuteseas
BVTV Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
BV Volumen oacuteseo
CTX Telopeacuteptido C-terminal de la cadena α del colaacutegeno I (CrossLaps)
CFU-GM Ceacutelulas formadoras de granulocitos y macroacutefagos
DA Grado de anisotropiacutea
DE Desviacioacuten estaacutendar
DXA Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea
DMO Densidad mineral oacutesea
ELISA Enzimo-inmuno ensayo
FA Fosfatasa alcalina
FDA Agencia americana evaluacioacuten de medicamentos (Food amp Drug Administration)
FGF Factor de crecimiento de los fibroblastos
IL-6 Interleukina 6
IGF Factor de crecimiento insuliacutenico
ult Desplazamiento maacuteximo hasta la fractura
ult Deformacioacuten maacutexima hasta la fractura
μCT Microtomografiacutea computerizada
μg Microgramo
μm Micra
M-CSF Factor estimulador de colonias de macroacutefagos
mm Miliacutemetros
MMI Momento polar de inercia
MB Megabytes
NTX Telopeacuteptidos aminoterminales del colaacutegeno I unidos por puentes de piridolina
OPG Osteoprotegerina
OQX Orquidectomizada
OVX Ovariectomizada
PICP Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno I
PINP Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno I
PTH Hormona paratiroidea
PTHR1 Receptor 1 de la hormona paratiroidea
RANK Receptor activador del factor nuclear kappa B
RANKL Ligando del receptor activador del factor nuclear kappa B
ROI Regioacuten de intereacutes
sc Viacutea subcutaacutenea
SHAM Intervencioacuten quiruacutergica simulada
SMI Iacutendice estructural del modelo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
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- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
Abreviaturas
BGP Osteocalcina Bone-Gla Protein
BMU Unidad de remodelado oacuteseo
BSAP Fosfatasa alcalina especiacutefica de hueso (FAEH)
BSU Unidades estructurales oacuteseas
BVTV Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
BV Volumen oacuteseo
CTX Telopeacuteptido C-terminal de la cadena α del colaacutegeno I (CrossLaps)
CFU-GM Ceacutelulas formadoras de granulocitos y macroacutefagos
DA Grado de anisotropiacutea
DE Desviacioacuten estaacutendar
DXA Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea
DMO Densidad mineral oacutesea
ELISA Enzimo-inmuno ensayo
FA Fosfatasa alcalina
FDA Agencia americana evaluacioacuten de medicamentos (Food amp Drug Administration)
FGF Factor de crecimiento de los fibroblastos
IL-6 Interleukina 6
IGF Factor de crecimiento insuliacutenico
ult Desplazamiento maacuteximo hasta la fractura
ult Deformacioacuten maacutexima hasta la fractura
μCT Microtomografiacutea computerizada
μg Microgramo
μm Micra
M-CSF Factor estimulador de colonias de macroacutefagos
mm Miliacutemetros
MMI Momento polar de inercia
MB Megabytes
NTX Telopeacuteptidos aminoterminales del colaacutegeno I unidos por puentes de piridolina
OPG Osteoprotegerina
OQX Orquidectomizada
OVX Ovariectomizada
PICP Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno I
PINP Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno I
PTH Hormona paratiroidea
PTHR1 Receptor 1 de la hormona paratiroidea
RANK Receptor activador del factor nuclear kappa B
RANKL Ligando del receptor activador del factor nuclear kappa B
ROI Regioacuten de intereacutes
sc Viacutea subcutaacutenea
SHAM Intervencioacuten quiruacutergica simulada
SMI Iacutendice estructural del modelo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
del varoacuten
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- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
ult Deformacioacuten maacutexima hasta la fractura
μCT Microtomografiacutea computerizada
μg Microgramo
μm Micra
M-CSF Factor estimulador de colonias de macroacutefagos
mm Miliacutemetros
MMI Momento polar de inercia
MB Megabytes
NTX Telopeacuteptidos aminoterminales del colaacutegeno I unidos por puentes de piridolina
OPG Osteoprotegerina
OQX Orquidectomizada
OVX Ovariectomizada
PICP Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno I
PINP Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno I
PTH Hormona paratiroidea
PTHR1 Receptor 1 de la hormona paratiroidea
RANK Receptor activador del factor nuclear kappa B
RANKL Ligando del receptor activador del factor nuclear kappa B
ROI Regioacuten de intereacutes
sc Viacutea subcutaacutenea
SHAM Intervencioacuten quiruacutergica simulada
SMI Iacutendice estructural del modelo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
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- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Abreviaturas
TbN Nuacutemero de trabeacuteculas
TbPf Factor del patroacuten trabecular
TbSp Separacioacuten trabecular
TbTh Grosor trabecular
ult Tensioacuten maacutexima hasta la fractura
TGF β Factor de crecimiento tumoral beta
TNF α Factor de necrosis tumoral alfa
TRAP Fosfatasa aacutecida tartrato resistente
u Dureza
U Trabajo de rotura hasta la fractura
VOI Volumen de intereacutes
Wnt Proteiacutenas de sentildeal Sistema estimulador de la formacioacuten de osteoblastos
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
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- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
INDICE
1 INTRODUCCIOacuteN 7
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo 7
111 La matriz oacutesea 8
1111 Colaacutegeno 8
1112 Otras proteiacutenas de matriz 9
112 Sales minerales 10
113 Componente celular 10
1131 Osteoblastos y osteocitos 10
1132 Osteoclastos 11
12 Tipos de hueso 13
13 Recambio oacuteseo 14
131 Modelado oacuteseo 14
132 Remodelado oacuteseo 14
14 Regulacioacuten del remodelado oacuteseo factores humorales 16
141 Hormona paratiroidea (PTH) 17
142 Calcitriol 17
143 Calcitonina 17
144 Hormonas sexuales 18
15 Sistema osteoprotegerina (OPG) ligando de RANK (RANKL) 19
16 Marcadores del remodelado oacuteseo 21
161 Osteocalcina 23
162 PINP 23
163 Isoenzima 5b de la TRAP 23
164 CTX 24
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea 24
18 Medidas de la cantidad Densidad mineral oacutesea 25
19 Meacutetodos para determinar DMO 26
191 Absorciometriacutea de rayos X de doble energiacutea 26
192 Otros meacutetodos 27
1921 Tomografiacutea computarizada cuantitativa 27
1922 Ultrasonografiacutea 28
110 Medidas de la calidad Caracteriacutesticas estructurales oacuteseas 28
111 Evaluacioacuten de la estructura oacutesea 31
1111 Histomorfometriacutea 31
1112 Microtomografiacutea oacutesea 31
11121 Paraacutemetros de medida 32
112 Biomecaacutenica oacutesea 37
113 Osteoporosis 39
1131 Definicioacuten 39
1132 Tipos de osteoporosis 40
1133 Tratamiento de la osteoporosis 41
1134 Osteoformadores 42
1135 PTH recombinante humana de cadena completa (PTH 1-84) 45
1136 Osteoformadores en la OP del varoacuten 47
114 Modelos experimentales de osteoporosis 47
115 Resumen y comentarios a la introduccioacuten 48
2 OBJETIVOS 53
21 Objetivo 1 53
22 Objetivo 2 53
3 MATERIALES Y MEacuteTODOS 57
31 Disentildeo experimental 57
32 Preparacioacuten del tratamiento 58
34 Anaacutelisis de la microarquitectura 60
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes 61
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes y regioacuten de intereacutes 61
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular 62
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical 63
35 Anaacutelisis de las propiedades biomecaacutenicas 63
36 Determinaciones de los marcadores de remodelado oacuteseo 65
361 Osteocalcina 65
362 CTX 66
363 Isoenzima 5b de la TRAP 67
37 Anaacutelisis Estadiacutestico 67
4 RESULTADOS 71
41 Cambios en el peso de los animales tras la orquidectomiacutea 71
41 Cambios en la cantidad oacutesea 72
42 Cambios en la calidad oacutesea 73
421 Microarquitectura trabecular 73
422 Microarquitectura oacutesea cortical 76
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Iacutendice
423 Propiedades biomecaacutenicas del hueso (ensayos de flexioacuten) 78
424 Cambios en los marcadores de remodelado oacuteseo 79
5 DISCUSIOacuteN 83
6 CONCLUSIONES 93
7 BIBLIOGRAFIacuteA 95
INTRODUCCIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
7
1 Introduccioacuten
11 Morfologiacutea del tejido oacuteseo
El hueso es un tejido conectivo es-
pecializado que junto con el cartiacutelago for-
ma el sistema esqueleacutetico El esqueleto
constituye aproximadamente el 10-15 del
peso corporal 1 El tejido oacuteseo tiene tres
funciones principales mecaacutenica (da forma
al organismo y permite el movimiento
siendo zona de unioacuten de los muacutesculos)
protectora (de los oacuterganos vitales y de la
meacutedula oacutesea) y metaboacutelica (reservorio de
iones principalmente de calcio y foacutesforo
2)
Embrioloacutegicamente la formacioacuten
de un organismo tridimensional a partir de
la informacioacuten del genoma incluye la citodi-
ferenciacioacuten y la morfogeacutenesis El hueso es
el uacutenico tejido del organismo que se rege-
nera de manera completa tras una lesioacuten
(fractura) Las ceacutelulas que forman el esque-
leto oacuteseo derivan de tres estirpes 3
bull Las ceacutelulas de la cresta neural
que dan lugar a los derivados de los arcos
fariacutengeos para formar el esqueleto craneo-
facial
bullEl mesodermo paraxial responsa-
ble del esqueleto craneofacial forma la
mayor parte del esqueleto axial a traveacutes de
la divisioacuten esclerotoacutemica de los somitas
bull Las ceacutelulas del mesodermo de la
placa lateral a partir de las cuales se desa-
rrolla el esqueleto de las extremidades
En todos los tejidos de sosteacuten o
conjuntivos hay dos componentes esencia-
les las ceacutelulas y el material extracelular o
matriz oacutesea 4 El componente celular su-
pone tan solo un 2 del tejido El material
extracelular es el responsable de las pro-
piedades fiacutesicas de los distintos tejidos El
tejido oacuteseo estaacute baacutesicamente formado por
una matriz de proteiacutenas (35) minerales
(65) y ceacutelulas que crean y destruyen y
constantemente esa matriz para mantener
su integridad (Fig 1) La caracteriacutestica es-
pecial del tejido oacuteseo es que la matriz or-
gaacutenica sufre un proceso de mineralizacioacuten
que le confiere su dureza particular
La matriz orgaacutenica estaacute formada
por fibras de colaacutegeno tipo I (90 del total
proteico) cuya organizacioacuten dictamina la
superestructura del hueso pero tambieacuten
por proteiacutenas no estructurales de menor
tamantildeo entre las que cabe destacar la os-
Figura 1 Ribete osteoblaacutestico con aposicioacuten de
osteoide neoformado sobre trabeacutecula desvitalizada
8 Introduccioacuten
teocalcina osteonectina fosfoproteiacutenas
sialoproteiacutenas factores de crecimiento y
proteiacutenas seacutericas (10 restante) proba-
blemente con funciones relacionadas con la
comunicacioacuten ceacutelula-matriz tambieacuten se
pueden encontrar glicosaminoglicanos y
liacutepidos
El componente mineral estaacute forma-
da fundamentalmente por iones de fosfato
caacutelcico depositados en forma de cristales
de hidroxiapatita [Ca9(PO4)6(OH)2] entre las
fibras de colaacutegeno y en menor proporcioacuten
por iones HCO3- Mg2+ citratos Na+ K+
sulfatos etc
El componente celular estaacute forma-
do principalmente por los osteoblastos o
ceacutelulas formadoras de hueso y por los os-
teoclastos o ceacutelulas destructoras de hueso
Existe un tercer tipo celular que deriva de la
diferenciacioacuten de los osteoblastos llama-
dos osteocitos Al estar el hueso en contac-
to directo con la meacutedula oacutesea e infiltrado de
vasos sanguiacuteneos las ceacutelulas oacuteseas se
encuentran bajo la accioacuten directa de un
gran nuacutemero de factores locales y de hor-
monas sisteacutemicas
111 La matriz oacutesea
La matriz oacutesea es la responsable
de las propiedades biomecaacutenicas del hue-
so Las fibras de colaacutegeno proporcionan
flexibilidad y resistencia a la tensioacuten mien-
tras que las sales minerales confieren du-
reza rigidez y resistencia a la compresioacuten
La matriz del hueso se compone de colaacute-
geno otras proteiacutenas de matriz y minera-
les
1111 Colaacutegeno
El colaacutegeno es el principal compo-
nente orgaacutenico de la matriz oacutesea extracelu-
lar Se trata de una proteiacutena fibrilar muy
reticulada que por medio de su estructura
tridimensional (parecida a una cuerda)
proporciona al hueso resistencia frente a la
tensioacuten
Se conocen al menos doce tipos de
colaacutegeno numerados del I al XII La moleacute-
cula de colaacutegeno estaacute compuesta por tres
cadenas polipeptiacutedicas dos cadenas ideacuten-
ticas 1 y una cadena estructuralmente
similar pero geneacuteticamente diferente 2
4 5 El colaacutegeno tipo I es sintetizado por
los osteoblastos los odontoblastos y los
fibroblastos 5 en forma de precursor el
procolaacutegeno tipo I (Fig 2) El procolaacutegeno
tipo I contiene una larga hebra de triple heacute-
lice que termina en los llamados telopeacutepti-
dos cada uno de los cuales finaliza en un
grupo -COOH (carboxi) o -NH2 (amino)
terminal que son pequentildeos segmentos que
ya no tienen estructura superhelicoidal
Tras ser sintetizado por las ceacutelulas el pro-
colaacutegeno tipo I es liberado al exterior celu-
lar donde se produce la escisioacuten de sus
extremos amino- y carboxi- terminales por
accioacuten de peptidasas especiacuteficas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
9
Cuando en el organismo se genera
matriz oacutesea se pueden detectar en el sue-
ro de los pacientes los dos peacuteptidos co-
rrespondientes a los extremos del procolaacute-
geno denominados propeacuteptido amino-
terminal del procolaacutegeno I (PINP) de apro-
ximadamente 25 KDa y propeacuteptido carbo-
xiterminal del procolaacutegeno I (PICP) de
aproximadamente 35 KDa Estos peacuteptidos
se utilizan en cliacutenica e investigacioacuten como
marcadores bioquiacutemicos de formacioacuten
oacutesea Una vez escindidos los fragmentos
anteriormente nombrados las moleacuteculas de
colaacutegeno se acoplan una al lado de otra
mediante una reaccioacuten catalizada por una
enzima especiacutefica la lisil-oxidasa que une
la hidroxiprolina de una cadena con un res-
to de lisina de otra cadena formando las
fibras que conforman la matriz oacutesea 78
1112 Otras proteiacutenas de matriz
El 10 de la matriz oacutesea estaacute formada por
proteiacutenas tales como osteocalcina y osteo-
nectina La osteocalcina es la proteiacutena no
colaacutegena que se encuentra en mayor canti-
dad en el hueso 9 Su concentracioacuten en
suero refleja la actividad osteoblaacutestica y su
incremento en se asocia a la mineralizacioacuten
del hueso pero las concentraciones no son
siempre paralelas a las de la fosfatasa al-
calina oacutesea La disminucioacuten del aclaramien-
to renal puede elevar las concentraciones
seacutericas de osteocalcina La osteocalcina en
sangre estaacute presente en muy variadas for-
mas que derivan de la fragmentacioacuten de la
moleacutecula intacta Aumenta durante el cre-
cimiento en el hiperparatirodismo primario
y secundario en el hipertiroidismo en la
Figura 2 Biogeacutenesis del colaacutegeno
10 Introduccioacuten
insuficiencia renal y en la osteoporosis pa-
tologiacutea que estudiaremos en esta tesis
Disminuye en el hipotiroidismo y en el tra-
tamiento con corticosteroides
112 Sales minerales
La matriz oacutesea contiene abundan-
tes sales minerales El fosfato tricaacutelcico
[Ca3 (PO4)2] interactuacutea con el hidroacutexido de
calcio [Ca (OH)2] para formar cristales de
hidroxiapatita [Ca10 (PO4)6(OH)2] lo que
supone casi dos tercios del peso de hueso
Estos cristales incorporan tambieacuten otras
sales de calcio tales como carbonato de
calcio e iones como sodio magnesio y
fluoruro con objeto de aumentar la resis-
tencia del hueso Todas estas sales se de-
positan en la retiacutecula formada por las fibras
de colaacutegeno adquiriendo la misma disposi-
cioacuten en el espacio que eacutestas proceso de-
nominado mineralizacioacuten El proceso estaacute
regulado por los osteoblastos y estaacute me-
diado por la fosfatasa alcalina oacutesea nece-
saria para hidrolizar los eacutesteres de fosfato y
poner en contacto el fosfato con el calcio
para formar los cristales de hidroxiapatita
En la madurez el cuerpo adulto
contiene aproximadamente 1300 g de cal-
cio la mayor parte localizado en los huesos
10 La mineralizacioacuten caacutelcica del hueso es
esencial para su extensioacuten durante el cre-
cimiento y para proporcionar resistencia al
tejido
113 Componente celular
Las ceacutelulas oacuteseas es decir osteo-
blastos osteoclastos y osteocitos protago-
nizan el modelado y remodelado del esque-
leto a traveacutes de las funciones especiacuteficas
que llevan a cabo
1131 Osteoblastos y osteocitos
Los osteoblastos (Fig 3) son las
ceacutelulas responsables de la formacioacuten oacutesea
y del mantenimiento de la arquitectura es-
queleacutetica Su funcioacuten principal es la siacutentesis
y deposicioacuten de las proteiacutenas de la matriz
del hueso (principalmente del colaacutegeno tipo
I) y de su posterior mineralizacioacuten
Se originan a partir de ceacutelulas plu-
ripotenciales mesenquimales localizadas
en la meacutedula oacutesea que ante la presencia
de factores locales proliferan y se diferen-
cian en preosteoblastos y en osteoblastos
maduros 3 11
La membrana de los osteoblastos
posee receptores para diferentes hormo-
nas hormona paratiroidea (PTH) insulina
Figura 3 Osteoblastos (wwwrecursoscnicemeces)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
11
progesterona y hormona del crecimiento
asiacute como para moleacuteculas de adhesioacuten (in-
tegrinas) y para diversas citoquinas 12-
14 Estas ceacutelulas tambieacuten presentan re-
ceptores nucleares para los estroacutegenos
androacutegenos glucocorticoides y vitamina D3
Durante el proceso de formacioacuten
oacutesea los osteoblastos quedan incorpora-
dos en la matriz oacutesea y maduran transfor-
maacutendose en osteocitos o bien pueden
convertirse en ceacutelulas de revestimiento (li-
ning cells) 11 Los osteocitos tienen mor-
fologiacutea estrellada esto es poseen ramifi-
caciones (gap junctions) que se extienden
por los canaliacuteculos de la matriz mineraliza-
da y que comunican con otros osteocitos y
con las ceacutelulas de revestimiento
Hasta hace algunos antildeos no se
habiacutea considerado que los osteocitos pu-
dieran tener funciones clave en el metabo-
lismo oacuteseo pero en estudios recientes se
ha descrito que los osteocitos son capaces
de recibir estiacutemulos mecaacutenicos y transfor-
marlos en sentildeales quiacutemicas para transmi-
tirlas a las ceacutelulas de revestimiento con el
fin de modular de manera local el modelado
y remodelado oacuteseos 11
1132 Osteoclastos
Los osteoclastos son las ceacutelulas
encargadas de la resorcioacuten oacutesea (Fig 4)
Realizan funciones opuestas a los osteo-
blastos disolucioacuten del mineral oacuteseo y de-
gradacioacuten de la matriz
Derivan de ceacutelulas hematopoyeacuteti-
cas mononucleares de la meacutedula oacutesea
concretamente de las ceacutelulas formadoras
de granulocitos y macroacutefagos (CFU-GM)
Los precursores osteoclaacutesticos mononu-
cleares circulan por la sangre y encontraacuten-
dose en la superficie del endostio y estando
en presencia de osteoblastos proliferan y
se fusionan formando ceacutelulas multinuclea-
das gigantes 1516
Los osteoclastos presentan un ci-
toplasma acidoacutefilo rico en anhidrasa carboacute-
nica fosfatasa aacutecida tartrato resistente
(TRAP) y un gran nuacutemero de vacuolas con
enzimas lisosomales y colagenasa res-
ponsables de la disolucioacuten del hueso 15
La membrana plasmaacutetica del osteoclasto
tiene la peculiaridad de tener un aacuterea lla-
mada ldquoborde en cepillordquo formada por nume-
rosas invaginaciones que se une iacutentima-
mente a la superficie del hueso formando
un espacio llamado laguna de Howship
Figura 4 Osteoclasto (wwwrecursoscnicemeces)
12 Introduccioacuten
Las enzimas lisosomales (TRAP colage-
nasa y catepsina K) se secretan a traveacutes
del borde en cepillo hacia la laguna de
Howship donde las bombas de protones
presentes en la membrana plasmaacutetica
crean un ambiente aacutecido que disuelve los
constituyentes de la matriz oacutesea 1115
En la regulacioacuten de la diferencia-
cioacuten y la actividad osteoclaacutestica intervienen
un gran nuacutemero de factores que actuacutean
principalmente a traveacutes de los receptores
superficiales de los osteoclastos Los os-
teoblastos regulan la diferenciacioacuten y la
actividad de los osteoclastos mediante el
sistema RANKRANKLOPG que se anali-
zaraacute posteriormente con maacutes profundidad
De esta manera ambos tipos celulares
estaacuten directamente implicados en el remo-
delado oacuteseo y en la homeostasis del calcio
y del fosfato 11 (Fig 5 a y b)
Figura 5 5a Interacciones entre osteoblasto y
osteoclasto PTH estimula las ceacutelulas del estroma
y los osteoblastos expresan M-CSF y RANK-L el
cual se une al RANK estimulando la osteoclasto-
geacutenesis La osteoprotegerina (OPG) bloquea los
efectos del RANKL sobre el RANK de los macroacute-
fagos 5b Sentildealizacioacuten y diferenciacioacuten osteo-
blastos y osteoclastos Modificado de Teitelbaum SL
Science 2000 289 1504-1508
5a
5b
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
13
12 Tipos de hueso
Seguacuten su estructura el tejido oacuteseo
se clasifica en hueso cortical y hueso tra-
becular
-Hueso cortical o compacto Se
presenta como una masa soacutelida y continua
de tejido oacuteseo en la cual los espacios uacuteni-
camente pueden percibirse al microscopio
Se ordena en laminillas oacuteseas las cuales
se pueden disponer de manera paralela
(hueso compacto laminar) o de manera
conceacutentrica alrededor de un canal (hueso
compacto de tipo osteoacutenico) Por este canal
discurren vasos sanguiacuteneos y nervios y
junto con las laminillas oacuteseas conceacutentricas
y los osteocitos dispuestos entre las lami-
nillas forman en conjunto denominado os-
teona o sistema de Havers (Fig 6) Los
canales de Havers de osteonas cercanas
estaacuten conectados mediante canales trans-
versales denominados canales de Volk-
mann Del orden de 4 a 20 laminillas oacuteseas
se disponen alrededor de un canal de Ha-
vers Los osteocitos se encuentran en unos
espacios localizados en las laminillas oacuteseas
denominados lagunas De estas lagunas
salen pequentildeos conductos denominados
canaliacuteculos por donde los osteocitos emi-
ten prolongaciones celulares Los canaliacutecu-
los se abren a los canales de Havers por
donde viajan los vasos sanguiacuteneos y des-
de donde los osteocitos obtienen los nu-
trientes (Fig 8)
-Hueso trabecular o esponjoso Es-
taacute constituido por un retiacuteculo tridimensional
de espiacuteculas o trabeacuteculas de tejido oacuteseo
que delimitan un sistema laberiacutentico de es-
pacios intercomunicantes ocupados por la
meacutedula oacutesea (Fig 7) Este tipo de hueso
posee grandes espacios denominados ca-
vidades vasculares ocupados por vasos
sanguiacuteneos y elementos hematopoyeacuteticos
Estas cavidades estaacuten delimitadas por tra-
beacuteculas oacuteseas en las cuales las fibras de
colaacutegeno pueden estar dispuestas de ma-
nera entrecruzada (hueso trabecular no
laminar) o bien ordenadas en laminillas
oacuteseas (hueso trabecular laminar) Gene-
ralmente durante la osteogeacutenesis se forma
primero un hueso trabecular no laminar
denominado primario que posteriormente
es sustituido por un hueso secundario o
trabecular laminar Este uacuteltimo se encuen-
tra por lo general en el interior de los hue-
sos como el interior de la epiacutefisis o en la
cabeza de los huesos largos siempre ro-
deado por hueso compacto
Figura 6 Osteonas en hueso cortical El color azul
indica reemplazamiento dinaacutemico de la osteona por
remodelacioacuten (Reproducido de L Mosekilde)
14 Introduccioacuten
Figura 8 Estructura y tipos de hueso httpwwwferatocomwikiindexphpHueso
Las osteonas y las trabeacuteculas se
denominan unidades estructurales oacuteseas
(bone structural units BSU) La distribucioacuten
del hueso cortical o trabecular variacutea depen-
diendo del tipo de hueso Asiacute el tejido tra-
becular abunda en la epiacutefisis de los huesos
largos en los huesos cortos y en la porcioacuten
central de los huesos planos El hueso cor-
tical abunda en las diaacutefisis de los huesos
largos y en la laacutemina de los huesos planos
13 Recambio oacuteseo
El hueso estaacute en constante reno-
vacioacuten a lo largo de la vida en que tanto el
hueso trabecular como el cortical pasan
dos procesos fisioloacutegicos modelado y re-
modelado 17
131 Modelado oacuteseo
Permite la formacioacuten de hueso
nuevo con lo que puede modificarse la
forma y resistencia del esqueleto Este pro-
ceso tiene lugar principalmente durante la
infanciaadolescencia a medida que los
huesos crecen y se desarrollan En la edad
adulta el modelado oacuteseo es el proceso
responsable de la formacioacuten de hueso nue-
vo y del aumento en el tamantildeo de las veacuter-
tebras 18
132 Remodelado oacuteseo
Este proceso incluye la resorcioacuten
oacutesea seguida de la formacioacuten de hueso
nuevo y es un mecanismo por el que el
hueso se repara a siacute mismo y se adapta a
las necesidades mecaacutenicas Es el proceso
predominante en el adulto en que el tama-
ntildeo del esqueleto no se modifica El hueso
se destruye y se forma en una secuencia
controlada por sentildealizacioacuten bioquiacutemica el
Figura 7 Feacutemur proximal observado desde el
entramado trabecular correspondiente al triaacutengu-
lo de Ward (Reproducido de L Mosekilde)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
15
hueso viejo es destruido y sustituido por
hueso nuevo durante la vida adulta mante-
nieacutendose en un equilibrio dinaacutemico que de-
nominamos ldquoacoplamientordquo en el que for-
macioacuten y destruccioacuten o resorcioacuten son equi-
valentes resultando en una cantidad de
masa oacutesea neta constante El proceso de
remodelacioacuten tiene lugar en ciertas zonas a
lo largo de la superficie del hueso llamadas
unidades de remodelado oacuteseo (BMU) Ca-
da antildeo se remodela el 2-10 del esquele-
to siendo el 80 de la actividad de recam-
bio oacuteseo en el hueso trabecular mientras
que el 20 del remodelado ocurre en el
hueso cortical 18
La funcioacuten principal del remodelado
es el mantenimiento y adecuacioacuten de las
caracteriacutesticas mecaacutenicas del hueso me-
diante la continua sustitucioacuten de tejido oacuteseo
dantildeado (presencia de microfracturas) por
tejido nuevo y mediante la adaptacioacuten de
la organizacioacuten espacial del hueso recieacuten
sintetizado a la sobrecarga de cada mo-
mento siendo igualmente importante el
mantenimiento de la homeostasis mineral
del organismo 19 Es un fenoacutemeno conti-
nuo de reparacioacuten y renovacioacuten oacutesea que
transcurre en cuatro etapas fase inicial o
de activacioacuten fase de resorcioacuten fase in-
termedia fase de formacioacuten y finalmente
fase de mineralizacioacuten oacutesea 11 (Fig 9)
Fase inicial o de activacioacuten La ac-
tivacioacuten comienza con el reclutamiento de
los precursores de los osteoclastos Dichos
Figura 9 Representacioacuten esquemaacutetica de la
remodelacioacuten del hueso trabecular Reproducido de
Parthenon Publishing and Journal of Danish Medical
Association
16 Introduccioacuten
precursores proliferan se diferencian y se
fusionan para formar las grandes ceacutelulas
multinucleadas que constituyen los osteo-
clastos maduros El fenoacutemeno de activa-
cioacuten es consecuencia de la intervencioacuten de
una serie de sentildeales entre las que cabe
destacar la situacioacuten endocrinoloacutegica gene-
ral del individuo cambios en el microam-
biente celular local cambios en las fuerzas
mecaacutenicas locales y en la propia estructura
oacutesea surgidos como consecuencia del en-
vejecimiento o de dantildeos mecaacutenicos Para
alcanzar la matriz oacutesea los osteoclastos
tienen que unirse a la superficie oacutesea para
ello las ceacutelulas de revestimiento se retraen
dejando huecos a traveacutes de los cuales pa-
san los osteoclastos Este proceso permite
que la superficie quiescente se active
Fase de resorcioacuten Esta fase co-
mienza cuando los osteoclastos completa-
mente diferenciados empiezan a segregar
al espacio existente entre el borde en cepi-
llo y la matriz (laguna de Howship) proto-
nes y enzimas lisosomales proteoliacuteticas
(fundamentalmente catepsina K) La acidifi-
cacioacuten produce un fenoacutemeno de desmine-
ralizacioacuten y posteriormente la matriz des-
mineralizada es degradada por las enzimas
proteoliacuteticas Las sustancias liberadas del
hueso pasan al interior del osteoclasto que
las procesa y finalmente acaban pasando
al torrente circulatorio Tras finalizar su ac-
tividad los osteoclastos mueren por apop-
tosis
Fase intermedia de reposo o inver-
sioacuten Una vez finalizado el proceso de re-
sorcioacuten la superficie oacutesea queda libre de
ceacutelulas excepto por unos pocos macroacutefa-
gos que limpian la cavidad y tienen la fun-
cioacuten de formar la liacutenea de cementacioacuten so-
bre la que se depositaraacute hueso nuevo En
esta fase probablemente se establecen
sentildeales que reclutan a los preosteoblastos
Fase de formacioacuten Esta fase es
llevada a cabo por los osteoblastos una
vez han madurado a partir de sus ceacutelulas
precursoras y se activan comenzando a
depositar los componentes orgaacutenicos de la
matriz oacutesea generando un tejido oacuteseo no
mineralizado llamado osteoide
Fase de mineralizacioacuten Es la fase
final del remodelado y consiste en la mine-
ralizacioacuten del osteoide mediante el depoacutesito
de hidroxiapatita de calcio
14 Regulacioacuten del remodelado
oacuteseo factores humorales
El remodelado oacuteseo se encuentra
regulado por muacuteltiples factores tanto a ni-
vel local como sisteacutemico que van a contro-
lar el reclutamiento replicacioacuten diferencia-
cioacuten y actividad de los osteoblastos y los
osteoclastos 20 (Fig 10) Ademaacutes la pre-
sencia de estiacutemulos mecaacutenicos es impor-
tante en el proceso de remodelado oacuteseo
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
17
Existen diversas hormonas involu-
cradas en el remodelado oacuteseo Algunas de
ellas se encuentran a su vez reguladas por
las concentraciones extracelulares de cal-
cio como son la PTH la 125-
dihidroxivitamina D y la calcitonina mien-
tras que otras son independientes de eacutesta
androacutegenos estroacutegenos glucocorticoides
hormonas tiroideas y hormona del creci-
miento 20
141 Hormona
paratiroidea (PTH)
Como vere-
mos maacutes adelante
sus efectos sobre el
tejido oacuteseo son com-
plejos Niveles elevados y mantenidos de
esta hormona producen un aumento de la
actividad osteoclaacutestica mientras que su
administracioacuten intermitente tiene efectos
anaboacutelicos 21 Los efectos de la PTH son
la transformacioacuten de osteocitos en osteo-
blastos activos y el aumento de la vida me-
dia de estos por disminucioacuten de la apopto-
sis pero a la vez estimula la secrecioacuten de
RANKL IGF-1 e interleuquinas (IL-6 e IL-
11) por los osteoblastos lo que activa la
diferenciacioacuten y funcioacuten osteoclaacutestica 22
142 Calcitriol
El calcitriol
tambieacuten llamado
125- dihidroxivitami-
na D tiene muacuteltiples acciones sobre el re-
modelado oacuteseo estimula la resorcioacuten oacutesea
a traveacutes de su accioacuten sobre osteoclastos y
sus precursores Entre otras acciones se
incluye el aumento de la absorcioacuten intesti-
nal de calcio y la inhibicioacuten de la secrecioacuten
de PTH actuando sobre las paratiroides e
interviene tambieacuten activando la mineraliza-
cioacuten oacutesea 23
143 Calcitonina
In vitro inhibe la
accioacuten de los osteoclastos
tras inducir un descenso
en el nuacutemero de recepto-
res aunque se desconoce
la trascendencia bioloacutegica de esta accioacuten
24 Algunos autores proponen ademaacutes
acciones sobre los osteoblastos El aumen-
to observado de los niveles de calcitonina
durante el crecimiento el embarazo y la
lactancia apoyan su papel en los cambios
que experimenta la masa oacutesea
Figura 10 Remodelado oacuteseo y hormonas
18 Introduccioacuten
144 Hormonas sexuales
Las hormonas sexuales desempe-
ntildean un importante papel tanto en el desa-
rrollo como en el mantenimiento de la masa
oacutesea Tradicionalmente se consideroacute que el
papel de estroacutegenos y testosterona era es-
peciacutefico del sexo en la actualidad se sabe
que ambos tipos de hormonas desempe-
ntildean acciones en el tejido oacuteseo al expresar-
se receptores para ambas hormonas inde-
pendientemente del sexo Las hormonas
sexuales ejercen un efecto positivo sobre la
masa oacutesea inhibiendo la resorcioacuten y esti-
mulando la formacioacuten El efecto antirresor-
tivo de los estroacutegenos es maacutes potente y
aunque ambos estimulan la formacioacuten
oacutesea la testosterona influye fundamental-
mente sobre osteoblastos maduros y os-
teocitos mientras que los estroacutegenos regu-
lan la actividad osteoblaacutestica en distintas
fases
El papel de los estroacutegenos en el
metabolismo oacuteseo queda de manifiesto en
la peacuterdida de masa oacutesea que ocurre en la
menopausia lo que ocasiona un aumento
del remodelado debido a la elevacioacuten de
distintas citoquinas prorresortivas como IL-
1 M-CSF y el factor de necrosis tumoral α
(TNF- α) 25 Sus efectos sobre las ceacutelulas
oacuteseas estaacuten mediados por dos clases de
receptores estrogeacutenicos el receptor α pre-
sente en osteoblastos y osteoclastos y el
receptor β expresado solo por osteoblas-
tos Los estroacutegenos ejercen ademaacutes sus
efectos positivos inhibiendo el desarrollo de
los osteoclastos favoreciendo su apoptosis
por estiacutemulo de la produccioacuten del factor de
crecimiento tumoral β (TGF β) por los os-
teoblastos y previenen ademaacutes la apopto-
sis osteoblaacutestica 26
Aunque los androacutegenos desempe-
ntildean funciones similares in vitro en general
los estudios que han investigado sus efec-
tos sobre las ceacutelulas oacuteseas no arrojan re-
sultados tan concluyentes como los reali-
zados con estroacutegenos tanto para la pro-
duccioacuten de citoquinas como sobre la proli-
feracioacuten y diferenciacioacuten osteoblaacutestica Los
principales efectos de los androacutegenos tanto
en varones como en mujeres son incre-
mentar el tamantildeo oacuteseo y estimular la for-
macioacuten con un discreto efecto de inhibicioacuten
de la resorcioacuten oacutesea La mayoriacutea de los
estudios realizados in vitro demuestran un
efecto estimulador de la proliferacioacuten y dife-
renciacioacuten osteoblaacutestica a la vez que inhi-
ben su apoptosis 27 La existencia de un
efecto directo de los androacutegenos sobre los
osteoclastos es controvertida y se ha pro-
puesto que gran parte de los efectos de
inhibicioacuten osteoclaacutestica estaacuten mediados de
forma indirecta por la accioacuten sobre osteo-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
19
Figura 11 Papel de RANK RANKL y OPG en la osteoclastogeacutenesis en situacioacuten homeostaacutetica y patoloacutegica
Reproducido en J Endod 2008 August 34(8) 932ndash938 doi 101016jjoen200805002
blastos aunque es importante destacar que
la mayoriacutea de estos efectos no han sido
comprobados ex vivo
En varones los androacutegenos son
responsables en gran medida del desarrollo
de la masa muscular lo que indirectamente
tambieacuten determina mayor tamantildeo oacuteseo se-
cundario a una mayor carga mecaacutenica
aunque se desconocen los mecanismos
por los que el aumento de masa muscular
afecta el remodelado Resultados obteni-
dos de estudios realizados en animales de
experimentacioacuten resaltan que el principal
efecto esqueleacutetico de los androacutegenos es la
regulacioacuten del tamantildeo oacuteseo por potencia-
cioacuten de la aposicioacuten de hueso sobre la su-
perficie perioacutestica externa 28 presentando
efectos anaboacutelicos directos
15 Sistema osteoprotegerina
(OPG) ligando de RANK
(RANKL)
Entre los factores recientemente
descubiertos que tienen un papel impor-
tante en la regulacioacuten del remodelado oacuteseo
se encuentra el RANKL (ligando del re-
ceptor activador del factor nuclear kappa-
B) perteneciente a la superfamilia de li-
gandos del TNF Es una proteiacutena trans-
membrana expresada en osteoblastos ceacute-
lulas del estroma y ceacutelulas del sistema in-
mune Su produccioacuten variacutea dependiendo
del grado de madurez y diferenciacioacuten de
las ceacutelulas 29 El mecanismo por el cual
se activa el remodelado oacuteseo es muy com-
plejo y para entenderlo hay que sentildealar
que existe una estrecha interrelacioacuten entre
20 Introduccioacuten
la actividad y el desarrollo de osteoblastos
y osteoclastos (Fig 11) Como vimos ante-
riormente los osteoclastos son ceacutelulas mul-
tinucleadas originadas a partir de precurso-
res hematopoyeacuteticos como resultado de su
interaccioacuten con precursores de los osteo-
blastos que expresan RANKL
La interaccioacuten de RANKL con su
receptor (RANK) en los preosteoclastos
inicia el proceso de osteoclastogenesis y
ademaacutes incrementa su capacidad resortiva
y prolonga su supervivencia Ademaacutes el
contacto ceacutelula-ceacutelula entre osteoblastos y
osteoclastos a traveacutes del sistema RANK-
RANKL hace que el osteoclasto cambie
estructuralmente y se inicie la resorcioacuten
oacutesea La secrecioacuten de hidrogeniones y de
enzimas liacuteticas como TRAP en la laguna de
resorcioacuten completan el proceso Es intere-
sante resentildear que se requiere la presencia
de M-CSF producido tambieacuten por los os-
teoblastos 30
El sistema antes descrito se com-
pleta con la tercera sustancia reguladora
del proceso la osteoprotegerina (OPG)
una proteiacutena soluble expresada en una va-
riedad de tejidos incluidas las ceacutelulas os-
teoblaacutesticas La actividad bioloacutegica de OPG
contrarresta los efectos de RANKL al ac-
tuar como un receptor ldquosentildeuelordquo de este
uacuteltimo De esta manera al competir con la
unioacuten de RANK y RANKL la OPG inhibe la
diferenciacioacuten y activacioacuten de los osteo-
clastos y disminuye la resorcioacuten oacutesea Por
lo tanto las expresiones de RANKL y OPG
en condiciones homeostaacuteticas estaraacuten co-
ordinadas para regular la diferenciacioacuten y
activacioacuten de los osteoclastos 30 Son
claacutesicos ya los estudios que ayudaron a
comprender la funcioacuten del sistema OPG-
RANKL Los ratones knock-out para OPG
desarrollaban una osteoporosis grave
mientras que la sobreexpresioacuten de OPG en
ratones transgeacutenicos produciacutea osteopetro-
sis Asimismo la ausencia de RANKL en
ratones produciacutea osteopetrosis ausencia
de ganglios linfaacuteticos y deficiencia de linfo-
citos B y T mientras que la administracioacuten
de RANKL en su forma soluble aumentaba
la actividad osteoclaacutestica
Por otra parte los factores hormo-
nales actuacutean tambieacuten modulando el aco-
plamiento osteoblastos-osteoclastos Como
hemos visto los estroacutegenos constituyen el
principal inhibidor endoacutegeno de la resorcioacuten
oacutesea al reducir el nuacutemero de osteoclastos
(Fig 12)
Figura 12 Hormonas y RANKL-OPG Reproducido
en Riancho J Reumatol Cliacuten Vol 7 Suppl 2
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
21
En los uacuteltimos antildeos se ha descu-
bierto un nuevo sistema regulador del re-
modelado oacuteseo llamado sistema
Wntesclerostina 31 siendo la esclerosti-
na un inhibidor de la formacioacuten oacutesea y el
Wnt un activador
Como hemos visto el proceso de
remodelado integra la unioacuten de factores de
diverso origen lo cual le dota de una gran
complejidad El descubrimiento de las viacuteas
anteriormente nombradas ha complicado
sustancialmente el conocimiento exacto del
proceso de remodelado pero a la vez abre
la posibilidad de futuras terapias para el
tratamiento de las enfermedades metaboacuteli-
cas oacuteseas 32
16 Marcadores del remodelado
oacuteseo
Como hemos visto anteriormente
el hueso estaacute sometido a un proceso me-
taboacutelico de formacioacuten y resorcioacuten el remo-
delado oacuteseo que se inicia con la activacioacuten
de la resorcioacuten oacutesea por el osteoclasto y le
sigue la formacioacuten oacutesea llevada a cabo por
el osteoblasto En la vida adulta la cantidad
de hueso formado es igual a la de hueso
destruido (acoplamiento) pero existen si-
tuaciones en que una de estas actividades
sobrepasa a la otra produciendo en todo
caso desequilibrios en la resistencia oacutesea
Es por ello por lo que resulta de extraordi-
nario intereacutes para el cliacutenico poder cuantifi-
car de alguacuten modo las actividades formado-
ra y resortiva del hueso para identificar la
situacioacuten del remodelado oacuteseo en una cir-
cunstancia dada y poder instaurar o seguir
un tratamiento Hay que tener en cuenta
que el remodelado oacuteseo puede tambieacuten
valorarse en la cliacutenica de forma directa
mediante teacutecnicas de histomorfometriacutea a
partir de la biopsia oacutesea
La caracterizacioacuten de los compo-
nentes celulares y extracelulares de la ma-
triz esqueleacutetica ha permitido la identifica-
cioacuten de marcadores bioquiacutemicos que refle-
jan de forma especiacutefica los procesos de
formacioacuten y resorcioacuten oacutesea Los marcado-
res de remodelado incluyen enzimas y peacutep-
tidos no enzimaacuteticos y se clasifican en fun-
cioacuten de la fase que representan aunque
algunos pueden ser reflejo de las dos fases
debido al fenoacutemeno de acoplamiento Los
marcadores que reflejan la actividad os-
teoblaacutestica se denominan marcadores de
formacioacuten y se determinan en suero A los
marcadores relacionados los osteoclastos
se les denomina marcadores de resorcioacuten
y la mayoriacutea se determinan en la orina (Ta-
bla 1) La aplicacioacuten cliacutenica actual maacutes re-
levante de los marcadores de recambio
oacuteseo en la osteoporosis es la evaluacioacuten de
la respuesta terapeacuteutica ya que no deben
utilizarse en diagnoacutestico debido a su amplia
variabilidad Tambieacuten se ha estudiado su
utilidad en la prediccioacuten del riesgo de frac-
tura y de peacuterdida de masa oacutesea asiacute como
su correlacioacuten con la DMO
22 Introduccioacuten
Tabla 1 Marcadores bioquiacutemicos del remodelado oacuteseo
Marcadores de formacioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoblastos
Fosfatasa alcalina total (FAT)
Isoenzima oacutesea de la fosfatasa alcalina (FAO)
Otras proteiacutenas sintetizadas por osteoblastos
Osteocalcina (Bone Gla-Protein BGP)
Propeacuteptido carboxiterminal del procolaacutegeno 1 (PICP)
Propeacuteptido aminoterminal del procolaacutegeno 1 (PINP)
Marcadores de resorcioacuten
Enzimas sintetizadas por los osteoclastos
Fosfatasa aacutecida resistente al tartrato (FART) en suero
Derivados de la degradacioacuten del mineral del hueso
Cociente calciocreatinina
Derivados de la degradacioacuten del colaacutegeno oacuteseo
Hidroxiprolina
Piridinolina (Pir) y deoxipiridinolina (Dpir) libres
Telopeacuteptido carboxiterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (ICTP) en suero
Telopeacuteptido aminoterminal del colaacutegeno I con puentes de piridinolina (NTX) suero y orina
Telopeacuteptido carboxiterminal de la cadena α1 colaacutegeno I (szlig-Cross-Laps CTX) suero y orina
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
23
A continuacioacuten comentaremos maacutes en de-
talle algunos aspectos de los marcadores
del remodelado oacuteseo que se van a utilizar
en el apartado de materiales y meacutetodos de
este trabajo
161 Osteocalcina
La osteocalcina (Bone Gla-Protein
BGP) es una proteiacutena de 49 aminoaacutecidos
sintetizada por los osteoblastos Su princi-
pal caracteriacutestica estructural es la presen-
cia del aminoaacutecido gamma-carboxi-
glutaacutemico (Gla) en su secuencia en posi-
ciones 19 21 y 24 formado tras la siacutentesis
de la moleacutecula por gamma-carboxilacioacuten
del aminoaacutecido glutaacutemico A traveacutes del Gla
la osteocalcina es capaz de unirse a la fase
mineral del hueso (Fig 13) Debido a que la
porcioacuten que pasa al suero es directamente
proporcional a la cantidad sintetizada por el
osteoblasto la osteocalcina se utiliza como
marcador bioquiacutemico de formacioacuten oacutesea
33
162 PINP
El PINP o propeacuteptido aminotermi-
nal del colaacutegeno I es una proteiacutena circulan-
te en el suero liberada durante el proceso
de siacutentesis del colaacutegeno I por el osteoblas-
to La medida de esta proteiacutena resulta ser
un marcador de elevada sensibilidad en el
estudio de la formacioacuten oacutesea en los proce-
sos de osteoporosis 34
163 Isoenzima 5b de la TRAP
La fosfatasa aacutecida tartrato resis-
tente (TRAP) es una enzima lisosomal libe-
rada por el osteoclasto activo El suero con-
tiene otras isoenzimas de la fosfatasa aacuteci-
da pero soacutelo la que procede de los hema-
tiacutees y la oacutesea son resistentes al tartrato
Por ello la determinacioacuten de la actividad
seacuterica de la fosfatasa aacutecida en presencia
del anioacuten tartrato constituye una medida
especiacutefica de resorcioacuten oacutesea
La TRAP se determina por una
teacutecnica sencilla similar a la de la fosfatasa
alcalina pero realizada en medio aacutecido
(pH=48) antildeadiendo tartrato soacutedico Re-
cientemente se ha demostrado que el sue-
ro contiene dos formas de TRAP la 5a y la
5b De ellas la forma 5a contiene aacutecido
siaacutelico a diferencia de la forma 5b Las pro-
piedades antigeacutenicas y el pH optimo de la
isoenzima 5b son ideacutenticos a los de la
TRAP purificada de los osteoclastos huma-
nos y completamente diferentes de las de
Figura 13 Siacutentesis de osteocalcina dependiente del
osteoblasto
24 Introduccioacuten
la isoenzima 5a lo que sugiere que la for-
ma 5b es la que procede de los osteoclas-
tos y la 5a de otras fuentes no determina-
das 35 Los ensayos colorimeacutetricos y en-
zimaacuteticos que se habiacutean desarrollado hasta
este momento detectaban simultaacutenea-
mente las formas 5a y 5b y esa podriacutea ser
una causa antildeadida de su falta de sensibili-
dad con respecto a otros marcadores de
resorcioacuten oacutesea En la actualidad existen
meacutetodos por los que es posible analizar
especiacuteficamente la isoenzima 5b de la
TRAP en suero que es la que se determi-
naraacute en este trabajo
164 CTX
El telopeacuteptido carboxiterminal
(CrossLaps CTX) es otro producto de de-
gradacioacuten del colaacutegeno tipo I habieacutendose
desarrollado anticuerpos que ayudan a su
identificacioacuten Se trata de un fragmento de
ocho aminoaacutecidos perteneciente a la regioacuten
telopeptiacutedica C-terminal de la cadena α-1
del colaacutegeno I Este peacuteptido se elimina ge-
neralmente unido a un puente de piridinoli-
na
Se ha descubierto que el fragmento
CTX es susceptible de isomerizacioacuten Den-
tro de su secuencia de 8 aminoaacutecidos
(EKAHDGGR) la unioacuten D-G es un lugar
potencial de β-isomerizacioacuten 36 De he-
cho el CTX que proviene de colaacutegeno re-
cieacuten sintetizado tiene una estructura lineal
(α-CTX) pero el grado de isomerizacioacuten (β-
CTX) aumenta al aumentar la edad del co-
laacutegeno oacuteseo
En los adultos la mayor proporcioacuten
de C-telopeacuteptido se encuentra en la forma
beta Por ello cuando nos referimos al CTX
hablamos impliacutecitamente del β-CTX
17 Masa oacutesea y calidad oacutesea
La existencia de una masa oacutesea
baja ha sido la idea maacutes constantemente
vinculada al concepto de osteoporosis La
propia etimologiacutea de la palabra osteoporo-
sis ldquohuesos porososrdquo se relaciona tanto
con la idea de una peacuterdida de masa oacutesea
como con un trastorno de la microarquitec-
tura ya que los ldquoporosrdquo se refieren a los
huecos que apareciacutean en el entramado tra-
becular (y por lo tanto a la falta de trabeacute-
culas) Hay trastorno de la microarquitectu-
ra porque se ha perdido hueso y la peacuterdida
de hueso se establece a expensas del
adelgazamiento o la desaparicioacuten de los
elementos estructurales del mismo (trabeacute-
culas cortical oacutesea) 37 (Fig 14)
Por otra parte una masa oacutesea
inadecuadamente baja ademaacutes de ser un
factor de riesgo de fractura es un elemento
definitorio de la enfermedad No es extrantildeo
por tanto que se la haya elegido como cri-
terio diagnoacutestico En estos momentos y a
propuesta de la OMS la osteoporosis se
diagnostica en funcioacuten de la existencia de
una densidad mineral oacutesea (DMO) baja
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
25
Figura 14 Resorcioacuten osteoclaacutestica profunda en una
trabeacutecula horizontal de la 3ordm veacutertebra lumbar en una
mujer de 84 antildeos Reproducido de L Mosekilde Else-
vier Science reg
En definitiva masa oacutesea baja y al-
teracioacuten de la microarquitectura son dos
caras de una misma moneda Lo maacutes in-
teresante de esta asociacioacuten es que justifi-
ca que el aumento de la fragilidad que
acompantildea a la peacuterdida de masa oacutesea sea
desproporcionado para la misma El proce-
so que subyace a ambos fenoacutemenos es
una alteracioacuten del remodelado por lo que
la osteoporosis podriacutea identificarse tambieacuten
como una enfermedad propia del remode-
lado oacuteseo 37
Calidad oacutesea es un concepto im-
preciso en el que se ha pretendido incluir
todo aquello que siendo ajeno a la masa
oacutesea condiciona la fragilidad del hueso En
un sentido maacutes apropiado deberiacutea guardar
relacioacuten fundamentalmente con las caracte-
riacutesticas del tejido oacuteseo las propiedades del
colaacutegeno la situacioacuten de la mineralizacioacuten
del osteoide el acumulo de liacuteneas de ce-
mentacioacuten (resultado del recambio oacuteseo) la
presencia de lesiones de fatiga etc Algu-
nas veces se incluye en el concepto de ca-
lidad la microarquitectura pero ya hemos
visto su interdependencia con la masa oacutesea
37 Tambieacuten podriacutea considerarse el re-
cambio oacuteseo que guarda una relacioacuten con
la fragilidad del hueso menos vinculada a la
masa oacutesea La calidad oacutesea de la cual de-
pende la resistencia oacutesea y el riesgo de
fractura es por tanto el resultado integrado
de diversas caracteriacutesticas oacuteseas como
son la cantidad oacutesea y las caracteriacutesticas
estructurales y dinaacutemicas del hueso
(Fig15)
18 Medidas de la cantidad
Densidad mineral oacutesea
La densidad mineral oacutesea (DMO)
es la cantidad de mineral en gramos por
unidad de aacuterea o de volumen oacuteseo (gr oacute
mg) cm2 oacute cm3) Como indica su denomi-
nacioacuten la principal aplicacioacuten de este meacute-
todo es la medicioacuten cuantitativa de la den-
sidad de los depoacutesitos minerales de los
huesos que condicionan sus propiedades
mecaacutenicas La masa oacutesea y la DMO se uti-
lizan como sinoacutenimos y presentan una rela-
cioacuten directa con la resistencia oacutesea consi-
deraacutendose que la DMO justifica hasta un
85 de la resistencia efectiva
26 Introduccioacuten
Se ha comprobado que el riesgo de
fractura es inversamente proporcional a la
DMO siendo que algunos estudios sugie-
ren que el riesgo de fractura de una zona
de hueso depende de la DMO en dicha lo-
calizacioacuten 38 Sin embargo es la combi-
nacioacuten de la DMO y los factores de riesgo
cliacutenicos lo que consigue una mejor estima-
cioacuten del riesgo de fractura ya que estos
uacuteltimos nos informan sobre la calidad oacutesea
de dicho individuo Los factores de riesgo
cliacutenicos maacutes importantes son la edad y la
presencia de fractura osteoporoacutetica previa
Un estudio caacutesico publicado en
NEJM (Fig 16) identificoacute que la disminu-
cioacuten de la DMO (abscisas en el graacutefico) era
un factor importante de riesgo ya que in-
crementaba el riesgo de fractura de cadera
en un cohorte de mujeres mayores de 65
antildeos 39
19 Meacutetodos para determinar DMO
191 Absorciometriacutea de rayos X de
doble energiacutea
Son muchos los meacutetodos de ima-
gen (Tabla 2) que se han utilizado para
medir la DMO con objeto de identificar ma-
sa oacutesea baja e individuos con un elevado
riesgo de fracturas De ellos el maacutes utiliza-
do y considerado meacutetodo estaacutendar en la
actualidad es la absorciometriacutea de rayos X
de doble energiacutea (DXA) En este caso se
utilizan dos tipos de fotones obtenidos de
un tubo de rayos X logrando una mayor
exactitud y precisioacuten al utilizar dos medidas
simultaacuteneas a traveacutes del cuerpo La medida
de DMO puede hacerse en todo el cuerpo
(masa oacutesea total) o bien seleccionar una
No factores riesgo
In
cid
en
cia
fra
ctu
ra
s c
ad
era
(p
or 1
00
0 m
ujer-antilde
o)
273
147
94
456
19
26 11 11
0
10
20
30
Muy baja Baja Normal
0-2
3 a 4
gt5
Cummings SR et al NEJM 1995332767Densidad oacutesea
Figura 16 Riesgo anual de fractura de cadera en
relacioacuten con la tasa de fractura por 1000 mujeres-
antildeos
Figura 15 Factores que influyen en la resistencia a la fractura Modificado de Chesnut y Rosen J Bone Min Res 2001
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
27
ldquoregioacuten de intereacutesrdquo corporal para realizar la
determinacioacuten Los sectores del esqueleto
que habitualmente se consideran maacutes
apropiados para el diagnoacutestico de osteopo-
rosis son la columna lumbar y el tercio pro-
ximal del feacutemur
Tabla 2 Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Meacutetodos de medicioacuten in vivo del
contenido mineral oacuteseo
Contenido mineral del cuerpo entero
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA total)
Contenido mineral de regiones especiacuteficas
Absorciometriacutea de doble energiacutea (DXA local)
Ultrasonidos (QUS)
Tomografiacutea computarizada cuantitativa
(QCT)
En cuanto a la interpretacioacuten de los
resultados la capacidad predictiva de la
medida de la DMO en relacioacuten con el desa-
rrollo de la fractura es comparable en mag-
nitud a la que tiene la presioacuten sanguiacutenea en
relacioacuten con el accidente vascular cerebral
y mejor que la del colesterol seacuterico para la
enfermedad coronaria 37 El riesgo relati-
vo de fractura aumenta de 15 a 25 veces
por cada disminucioacuten de una desviacioacuten
estaacutendar en la DMO con respecto a contro-
les de la misma edad Existe una relacioacuten
exponencial entre la peacuterdida de DMO y el
incremento en el riesgo de fractura
Ademaacutes debido a la baja dosis de
radiacioacuten recibida su disponibilidad y faacutecil
uso hacen que la DXA sea una teacutecnica
ampliamente utilizada tanto en ensayos
cliacutenicos estudios epidemioloacutegicos como en
la cliacutenica en general para la determinacioacuten
de la DMO En el presente trabajo utiliza-
remos esta teacutecnica para la determinacioacuten
de la DMO en nuestros animales de expe-
rimentacioacuten
192 Otros meacutetodos
1921 Tomografiacutea computarizada cuanti-
tativa
Presenta la ventaja al igual que la
proyeccioacuten lateral de DXA de poder aislar
el hueso trabecular del cuerpo vertebral y
medir la DMO sin la influencia de la apoacutefisis
espinosa Por ello parece ser ligeramente
mejor predictor del riesgo de fractura verte-
bral que la proyeccioacuten antero-posterior de
DXA 40 Sin embargo la tomografiacutea
computarizada cuantitativa es poco utiliza-
da al ser maacutes cara menos reproducible y
requerir una mayor irradiacioacuten que la medi-
cioacuten de DMO mediante DXA
28 Introduccioacuten
1922 Ultrasonografiacutea
Mide la transmisioacuten del ultrasonido
a traveacutes de los huesos accesibles a este
La velocidad de transmisioacuten de la onda es-
taacute en relacioacuten con la densidad oacutesea por lo
que es posible correlacionar la medida ul-
trasonograacutefica con la DMO Las principales
ventajas frente a la teacutecnica DXA son el me-
nor coste la portabilidad de los aparatos y
la nula exposicioacuten a radiacioacuten para el pa-
ciente La medida de DMO suele realizarse
sobre hueso calcaacuteneo y parece ser un
buen predictor del riesgo de fractura de
cadera 41 Algunos estudios incluso su-
gieren que la medida cuantitativa ultraso-
nograacutefica es al menos tan buena como
otros factores cliacutenicos de riesgo de fractura
en mujeres en riesgo de osteoporosis 42
A pesar de la existencia de otros
meacutetodos diagnoacutesticos con ventajas e in-
convenientes la mayoriacutea de los pacientes
de alto riesgo precisaraacuten la realizacioacuten de
DXA confirmatoria tanto para determinar la
necesidad de tratamiento como para moni-
torizar los resultados de este
110 Medidas de la calidad
Caracteriacutesticas estructurales
oacuteseas
Las caracteriacutesticas estructurales
del hueso son aquellas que contribuyen
junto con la masa oacutesea a la integridad ge-
neral del hueso y su resistencia a la fractu-
ra 43
Dichas caracteriacutesticas se pueden
dividir en dos grupos fundamentales
-Arquitectura oacutesea Que engloba
tanto la macroarquitectura (tamantildeo forma y
geometriacutea y densidad trabecular del hueso
estudiado) como la microarquitectura es
decir la manera coacutemo se interconecta el
tejido oacuteseo en dicho hueso (grosor trabecu-
lar conectividad porosidad nuacutemero de
trabeacuteculas)
-Propiedades materiales y dinaacutemi-
cas del hueso Como son el grado de mine-
ralizacioacuten oacutesea el tamantildeo y la orientacioacuten
de los cristales de hidroxiapatita el dantildeo
acumulado las microfracturas y la repara-
cioacuten de estas la composicioacuten oacutesea (por-
centaje de hueso trabecular y cortical) las
caracteriacutesticas de la matriz oacutesea las es-
tructura del colaacutegeno las conexiones entre
los diferentes componentes oacuteseos etc
A pesar de que el efecto individual
de algunos de estos componentes sobre la
resistencia oacutesea no estaacute claro se acepta
que la resistencia mecaacutenica del hueso es el
reflejo de la suma de la masa y las caracte-
riacutesticas estructurales y dinaacutemicas oacuteseas
Por lo que hemos visto anterior-
mente hemos de recordar que el tejido
oacuteseo no es homogeacuteneo Existen dos tipos
de tejido claramente diferenciados (trabe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
29
cular y cortical) y la macro y microarquite-
cura de cada hueso de organiza de acuer-
do con los sitios de mayor carga o estreacutes
(Fig 17)
A diferencia del hueso cortical maacutes unifor-
memente denso y muy mineralizado com-
puesto por estructuras ciliacutendricas (oste-
onas) la estructura del hueso trabecular es
muy variable La figura 18 muestra la dife-
rencia entre las estructuras trabeculares de
la veacutertebra L1 y del calcaacuteneo en un varoacuten
de 24 antildeos en la que se puede observar
que el hueso trabecular remodela su es-
tructura en funcioacuten de las necesidades de
carga y estreacutes que deban soportar los hue-
sos para determinar su competencia
De esta manera en funcioacuten de su compo-
sicioacuten ( de hueso cortical y trabecular) y
de la disposicioacuten del hueso trabecular las
diferentes estructuras oacuteseas resultan en
diferentes propiedades mecaacutenicas con un
grado amplio de variabilidad en funcioacuten del
sexo edad localizacioacuten anatoacutemica raza
actividad fiacutesica etc En la tabla 3 que apa-
rece a continuacioacuten se puede ver coacutemo
evolucionan las caracteriacutesticas biomecaacuteni-
cas de la cortical del feacutemur de un sujeto
sano en relacioacuten con la edad
B
A
Figura 17 Seccioacuten longitudinal del feacutemur humano
Imagen derecha liacuteneas de carga principales
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in_
dentistry
Fig18 Microtomografiacutea computerizada
A Estructura trabecular veacutertebra L1
B Estructura trabecular calcaacuteneo
httpwwwfeppdorgICB-Dentcampusbiomechanics_
30 Introduccioacuten
Figura 19 Comportamiento mecaacutenico de mate-
riales isoacutetropos y anisoacutetropos
httpwwwfeppdorgICBDentcampusbiomechanics_in
_ dentistry
Para poder estudiar la resistencia
del hueso se emplea una disciplina de la
ingenieriacutea mecaacutenica y la ingenieriacutea estruc-
tural denominada resistencia de materiales
La resistencia de un elemento en nuestro
caso un tejido corporal se define como su
capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas
aplicadas sin romperse adquirir deforma-
ciones permanentes o deteriorarse de al-
guacuten modo Para cada soacutelido deformable el
caacutelculo de su resistencia se realiza median-
te modelos matemaacuteticos que establecen
relaciones entre las fuerzas aplicadas
tambieacuten llamadas cargas y los esfuerzos y
desplazamientos inducidos por ellas Gene-
ralmente las simplificaciones geomeacutetricas y
las restricciones impuestas sobre el modo
de aplicacioacuten de las cargas hacen que el
campo de deformaciones y tensiones sean
sencillos de calcular
El hueso trabecular es un material
anisoacutetropo lo que significa que sus propie-
dades mecaacutenicas variacutean de acuerdo con la
direccioacuten de la carga aplicada (figura 19)
El hueso cortical frecuentemente se consi-
dera un material ortotroacutepico que es un tipo
de material anisoacutetropo cuyo comportamien-
to ante la carga puede caracterizar mate-
maacuteticamente mediante tres moacutedulos de
Young (E1 E2 E3) tres moacutedulos shear
(G12 G13 G23) y seis cocientes de Pois-
son (ν12 ν13 ν23 ν21 ν31 ν32)
La caracterizacioacuten mecaacutenica del
hueso trabecular es maacutes difiacutecil auacuten Las
propiedades mecaacutenicas de este tipo de te-
jido como un todo se relacionan con las
caracteriacutesticas mecaacutenicas de cada simple
trabeacutecula La figura 20 muestra la interde-
pendencia del moacutedulo de Young del hueso
trabecular con la densidad mineral oacutesea
Figura 20 Moacutedulo de Young del hueso trabecu-
lar expresado como una funcioacuten de la DMO
Densidad (ρ) en gcm3 y Moacutedulo de Young (E) en
MPa httpwwwfeppdorgICB-Dentcampus biome-
chanics_in_ dentistry
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
31
Figura 22 Microestructura trabecular de biopsias
transiliacuteacas mediante microTC
Reproducido Rev Osteoporos Metab Miner 2011 319-16
111 Evaluacioacuten de la estructura
oacutesea
La investigacioacuten de los paraacutemetros
estructurales oacuteseos estaacute proporcionando un
mejor conocimiento en la patogeacutenesis de la
osteoporosis y del mecanismo de accioacuten de
los tratamientos para esta patologiacutea Sin
embargo auacuten no es factible su medida de
forma rutinaria en la praacutectica cliacutenica ya que
con la excepcioacuten de los marcadores de re-
modelado oacuteseo no estaacuten auacuten disponibles
teacutecnicas no invasivas validadas para la
evaluacioacuten cliacutenica de estos aspectos de la
calidad oacutesea A continuacioacuten repasamos
las teacutecnicas maacutes importantes
1111 Histomorfometriacutea
Consiste en el anaacutelisis cuantitativo
de muestras de hueso obtenidas por biop-
sia oacutesea transiliacuteaca y permite la evaluacioacuten
de las alteraciones del recambio oacuteseo de
los diversos componentes que integran el
tejido oacuteseo
La biopsia oacutesea debe incluir hueso
cortical y trabecular y debe ser representa-
tiva del tejido oacuteseo del sujeto para obtener
informacioacuten cualitativa y cuantitativa (Fig
21) La muestra se incluye sin descalcificar
en un material plaacutestico (metilmetacrilato)
que al polimerizarse adquiere un grado de
dureza semejante al del tejido oacuteseo y con-
fiere al bloque resultante una consistencia
homogeacutenea
La histomorfometriacutea oacutesea permite
calcular una amplia serie de paraacutemetros
estaacuteticos y dinaacutemicos Los primeros se ob-
tienen midiendo las diferentes estructuras
en los cortes tentildeidos Asiacute es posible deter-
minar paraacutemetros de la estructura oacutesea
como volumen trabecular nuacutemero de tra-
beacuteculas separacioacuten entre las mismas etc
1112 Microtomografiacutea oacutesea
La microtomografiacutea computarizada
(microTC) es una teacutecnica radioloacutegica que pro-
porciona imaacutegenes tridimensionales de la
estructura interna de oacuterganos y tejidos a
una alta resolucioacuten de forma no destructiva
permitiendo gracias a potentes programas
informaacuteticos la evaluacioacuten cuantitativa de
dichas estructuras (Fig 22) 44
Figura 21 Teacutecnica de biopsia transiliacuteaca
32 Introduccioacuten
El microtomoacutegrafo computarizado
es un aparato que proporciona una imagen
similar a la de tomografiacutea computarizada
(TC) tradicional aunque con la diferencia
de que permite adquirir imaacutegenes tridimen-
sionales oacuteseas con una gran resolucioacuten
desde 5 a 100 microm3 mientras que la de los
TC habituales variacutea entre 1 y 25 mm3 Esta
resolucioacuten corresponde a un voxel (unidad
miacutenima de imagen volumeacutetrica que es ca-
paz de discriminar el aparato) de tan soacutelo
1middot10-7 mm3 frente al habitual de 10 mm3 de
los TC habituales Gracias a esto logra in-
dividualizar y estudiar cada trabeacutecula por
separado siendo de gran utilidad para el
estudio oacuteseo en general y del hueso trabe-
cular en particular
Ademaacutes con el desarrollo de los
diferentes sistemas de procesado y anaacutelisis
de imaacutegenes mediante ordenadores que
calculan complejos algoritmos es factible el
estudio de la microarquitectura trabecular
oacutesea no soacutelo en dos dimensiones como
hace la histomorfometriacutea sino tambieacuten lo-
grar una imagen tridimensional de toda la
red trabecular para su posterior estudio
informaacutetico Esta posibilidad del estudio
tridimensional del hueso trabecular supone
una ventaja antildeadida del microTC ya que permi-
te el caacutelculo directo de numerosos paraacuteme-
tros microarquitecturales que de otra forma
tendriacutean que ser calculados en forma de
aproximaciones asumiendo modelos es-
tructurales que no tienen por queacute corres-
ponder fielmente con la realidad
A diferencia de la DMO calculada
por DXA el microTC calcula la DMO en un vo-
lumen de hueso (DMO volumeacutetrica) y es
usado a menudo como referencia para va-
lidar la DMO medida por tomografiacutea
computarizada cuantitativa y resonancia
magneacutetica La principal limitacioacuten consiste
en que para lograr una alta resolucioacuten pre-
cisa tambieacuten unas dosis de radiacioacuten ele-
vadas por lo que su uso actualmente estaacute
restringido al estudio oacuteseo ex-vivo
En el presente trabajo se ha utili-
zado la microtomografiacutea como teacutecnica para
determinar las propiedades estructurales
del feacutemur proximal de los animales
11121 Paraacutemetros de medida
La lista de paraacutemetros microestruc-
turales cuantitativos susceptibles de medir-
se mediante el microTC es muy amplia Los
maacutes importantes que corresponden a la
estructura trabecular son
Fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea (BVTV)
Grosor trabecular (TbTh)
Separacioacuten trabecular (TbSp)
Nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
Factor de patroacuten trabecular (TbPf)
Grado de anisotropiacutea (DA)
Iacutendice estructural del modelo (SMI)
Los principales paraacutemetros corres-
pondientes a la estructura cortical son
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
33
Figura 24 Biopsia de hueso trabecular
BVTV=22 Osteoporosis Bone Physiology
httpcourseswashingtonedubonephysophomehtml
Aacuterea cortical transversal media (BAr)
Momento polar de inercia medio (MMI)
Los paraacutemetros histomorfomeacutetricos
se suelen nombrar por sus siglas en ingleacutes
las cuales podemos ver maacutes arriba Dichas
siglas estaacuten estandarizadas desde 1987
con la publicacioacuten de Parfitt et al45 ex-
ceptuando alguacuten paraacutemetro de uso maacutes
reciente Es necesario destacar que todos
los paraacutemetros microestructurales se calcu-
lan sobre una regioacuten anatoacutemica seleccio-
nada previamente determinada regioacuten de
intereacutes (ROI region of interest)
Explicamos a continuacioacuten la me-
todologiacutea para la realizacioacuten de la teacutecnica
Tras escanear y durante el procesamiento
de la imagen el programa informaacutetico ana-
liza cada imagen microtomograacutefica indivi-
dualizaacutendola en una unidad miacutenima (voxel)
Posteriormente el contenido de cada voxel
seraacute clasificado en funcioacuten de la imagen a
la que corresponda como ldquotejido oacuteseordquo o
ldquosin tejido oacuteseordquo A este proceso se le de-
nomina binarizacioacuten de la imagen (Fig 23)
y permite al programa informaacutetico hacer
todos los anaacutelisis a los que nos vamos a
referir con posterioridad
FRACCIOacuteN VOLUMEacuteTRICA OSEA
La fraccioacuten volumeacutetrica oacutesea
(BVTV) corresponde al porcentaje de
voxels binarizados como contenido oacuteseo
sobre el total de voxels analizados en la
regioacuten de intereacutes A este paraacutemetro tam-
bieacuten se le conoce por sus siglas en ingleacutes
BVTV (Bone volume Tissue Volume)
GROSOR TRABECULAR
Este paraacutemetro se identifica por las
siglas TbTh (Trabecular Thickness) y re-
quiere un anaacutelisis tridimensional donde ca-
da trabeacutecula puede ser medida mediante
un programa informaacutetico
Los caacutelculos se realizan asumiendo
que un punto cualquiera de la trabeacutecula
puede ser englobado por diferentes esferas
de tejido oacuteseo por tanto el grosor trabecu-
lar en dicho punto corresponderaacute al diaacuteme-
tro de la esfera mayor que englobando di-
cho punto se encuentre en todo momento
contenida dentro de los voxels de tejido
oacuteseo De esta forma para calcular el valor
del grosor trabecular el programa informaacute-
Figura 23 Binarizacioacuten de imagen partiendo de
radiografiacutea de veacutertebra lumbar
34 Introduccioacuten
TbPf Trabecular Pattern Factor
P1 VolumenAacuterea trabecular inicial
P2 VolumenAacuterea trabecular tras dilatacioacuten
A1 SuperfiacuteciePeriacutemetro trabecular inicial
A2 SuperficiePeriacutemetro trabecular tras dilatacioacuten
tico calcula la media de los grosores trabe-
culares para cada punto de la trabeacutecula
SEPARACIOacuteN TRABECULAR
La separacioacuten trabecular (TbSp
Trabecular Spacing) se calcula igual que el
grosor trabecular pero utilizando para el
caacutelculo los voxels binarizados como ldquosin
tejido oacuteseordquo Es decir es el grosor de los
espacios sin tejido oacuteseo que existen entre
cada trabeacutecula
NUacuteMERO DE TRABEacuteCULAS
El nuacutemero de trabeacuteculas (TbN
Trabecular Number) por unidad de volumen
se calcula por medio de programas infor-
maacuteticos utilizando la foacutermula Parallel plate
model
Tb N = (BVTV) TbTh
FACTOR DEL PATROacuteN TRABECULAR
El factor de patroacuten trabecular
(TbPf Trabecular Pattern Factor) se calcu-
la mediante un artificio matemaacutetico en el
cual se comparan el volumen y la superficie
trabecular antes y despueacutes de pedirle al
programa informaacutetico que engrose leve-
mente las trabeacuteculas del volumen de inte-
reacutes
En espacios intertrabeculares
abiertos debido a un escaso nuacutemero de
uniones trabeculares si engrosamos las
trabeacuteculas aumentaraacute tambieacuten la superficie
de estas Sin embargo en espacios inter-
trabeculares cerrados debido a la existen-
cia de un alto nuacutemero de conexiones al
aumentar el volumen trabecular disminuiraacute
por el contrario su superficie (Fig 25)
El caacutelculo se obtiene a traveacutes de la
siguiente foacutermula
TbPf = (P1 ndash P2) (A1 ndash A2)
El TbPf es por lo tanto un iacutendice
de conectividad inverso con lo cual a ma-
yor TbPf menor nuacutemero de conexiones
trabeculares
B A
Figura 25 Trabecular Pattern Factor El contorno
trabecular inicial se ve en negro y en rojo el con-
torno despueacutes del artificio matemaacutetico de la ex-
pansioacuten del volumen En espacios trabeculares
abiertos (A) al expandir las trabeacuteculas aumenta
el periacutemetro y la superficie trabecular En espa-
cios trabeculares cerrados (B) al aumentar el
volumen trabecular disminuye el espacio intertra-
becular y la superficie trabecular
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
35
GRADO DE ANISOTROPIacuteA
Se define isotropiacutea (etimoloacutegica-
mente del griego ἴσος [isos] equitativo o
igual y τρόπος [tropos] lugar direccioacuten)
como la caracteriacutestica de los cuerpos cuyas
propiedades fiacutesicas no dependen de la di-
reccioacuten Es decir se refiere al hecho de
que ciertas magnitudes dan resultados
ideacutenticos con independencia de la direccioacuten
escogida para dicha medida El grado de
anisotropiacutea (DA degree of anisotropy) es
una medida que indica que determinadas
propiedades (en el caso que nos ocupa la
resistencia del hueso a la fractura) pueden
variar en funcioacuten de la direccioacuten en que son
examinadas Por lo tanto cuanto menor
sea el grado de anisotropiacutea menos orde-
nadas se encontraraacuten las trabeacuteculas y maacutes
resistente seraacute el hueso
Observando la figura 26 se puede
intuir que en el caso de que apliquemos
una carga en una determinada direccioacuten a
ambas estructuras en el caso de la figura
B (estructura con mayor DA) seriacutea maacutes faacutecil
encontrar un camino para que esa fuerza
se propague y la estructura por lo tanto es
maacutes faacutecil de romper Sin embargo si la es-
tructura es isotroacutepica (menor DA) el camino
de propagacioacuten de dicha fuerza es maacutes
difiacutecil de encontrar y por lo tanto la estructu-
ra es maacutes resistente Los huesos vivos no
se pueden considerar como cualquier otro
material utilizado en ingenieriacutea por comple-
jo que eacuteste pueda ser La diferencia fun-
damental estriba en el hecho de que la es-
tructura microscoacutepica de eacutestos permanece
constante mientras que la estructura oacutesea
se encuentra en un continuo proceso de
crecimiento o resorcioacuten que constituye el
mecanismo mediante el cual el hueso
adapta su estructura para soportar mejor
los esfuerzos a que estaacute sometido 46
El valor del DA se obtiene calcu-
lando la longitud media que tendriacutea un
plano que corte las trabeacuteculas en la regioacuten
de intereacutes Si la longitud media de corte
fuese muy diferente al variar la posicioacuten de
dicho plano entonces nos encontrariacuteamos
ante una estructura ordenada o anisotroacutepi-
ca Si por el contrario al variar la posicioacuten
del plano de corte la longitud media de
corte fuese homogeacutenea nos encontrariacutea-
mos ante una estructura desordenada o
isotroacutepica
Figura 26 Esquema comparativo de anisotropiacutea
A Estructura isotroacutepica componentes desordena-
dos en las tres direcciones espaciales
B Estructura anisotroacutepica componentes ordena-
dos maacutes susceptible de fractura
Figura A Figura B
36 Introduccioacuten
Figura 27 Arquitectura trabecular en biopsias
oacuteseas de veacutertebra lumbar cresta iliaca y cabeza
femoral Las imaacutegenes superiores (A) son de un
varoacuten de 37 a y las inferiores (B) de un varoacuten
osteoporoacutetico de 84 a Muumlller Ralph
httpwwworthojournalhmsorgvolume2html
Hay dos maneras de calcular el DA
con el microTC en un caso los valores van
desde 1 (isotropiacutea total) hasta el infinito
estando normalmente los valores para hue-
so trabecular entre 1 y 3 En el otro modo
de caacutelculo los valores van desde 0 (isotro-
piacutea total) hasta 1 (anisotropiacutea total) Este
meacutetodo por tanto emplea una escala ma-
temaacutetica maacutes reducida En nuestro trabajo
obtendremos resultados cuyo rango estaacute
entre 1 y el infinito
El grado de anisotropiacutea junto con
el porcentaje de volumen oacuteseo y el resto de
paraacutemetros nombrados se consideran los
mayores determinantes de la resistencia
oacutesea 47
IacuteNDICE ESTRUCTURAL DEL MODELO
Durante el desarrollo de la OP se
genera una peacuterdida de masa oacutesea que
afecta con mayor intensidad a los huesos
con un mayor componente trabecular las
trabeacuteculas van adelgazando y modificando
su estructura Esta conformacioacuten tridimen-
sional de las trabeacuteculas es lo que trata de
medir el iacutendice estructural del modelo (SMI
Structural Model Index)
Atendiendo a la morfologiacutea de las
trabeacuteculas podemos dividirlas en dos tipos
Denominamos trabeacuteculas en forma de ba-
rra o tubo (rod-like trabeculae) a las estruc-
turas trabeculares en las cuales un eje del
espacio predomina sobre los otros dos y
trabeacuteculas en forma de plato o placa (plate-
like trabeculae) a las estructuras trabecula-
res en las cuales hay dos ejes del espacio
predominantes
En la figura 27 podemos ver en las
imaacutegenes superiores una estructura donde
predominan las trabeacuteculas tipo plato o pla-
ca y en las imaacutegenes inferiores una estruc-
tura con predominancia de trabeacuteculas tipo
barra o tubo
El SMI indica la prevalencia relativa
de trabeacuteculas en forma de placa o en forma
de tubo Se define en un intervalo de valo-
res de 0 a 3 donde 0 es una estructura en
forma de placa ideal y 3 un tubo ideal
Cuanto mayor sea el SMI mayor seraacute la
proporcioacuten de estructuras tubo y menos
resistente seraacute la estructura trabecular De
la misma manera que para calcular el Tra-
becular Pattern Factor el caacutelculo del SMI
estaacute basado en la dilatacioacuten del modelo de
voxels tridimensionales 48 siendo su
foacutermula
B
A
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
37
SMI = 6 S2 V (SI)2
AacuteREA CORTICAL TRANSVERSAL MEDIA
Corresponde a la medida del aacuterea
total transversal de hueso cortical es decir
Al hueso existente dentro de la envoltura
perioacutestica Su unidad son los mm2
MOMENTO POLAR DE INERCIA MEDIO
Es un iacutendice baacutesico de resistencia
mecaacutenica que indica la oposicioacuten a la rota-
cioacuten de una seccioacuten transversal de tejido a
lo largo de un eje determinado asumiendo
la existencia de propiedades biomecaacutenicas
uniformes del material Se obtiene calcu-
lando la media de los momentos de inercia
maacuteximo y miacutenimo y se mide en mm4
Otras medidas microestructurales
corticales interesantes son el espesor corti-
cal medio (medido en mm) y la porosidad
que corresponde al cociente entre el volu-
men de poros (PoV mm3) y el volumen
total de hueso del compartimento cortical
(CtV mm3) y se mide como un porcentaje
112 Biomecaacutenica oacutesea
Un test mecaacutenico para medir re-
sistencia oacutesea debe tener en cuenta los
siguientes requerimientos
Debe producir fracturas similares a las
que se observan en la praacutectica cliacutenica
Debe reflejar las caracteriacutesticas de la
geometriacutea oacutesea y en la menor pro-
porcioacuten posible la longitud o tamantildeo
relativo del hueso estudiado
La carga aplicada debe estar homogeacute-
neamente distribuida a traveacutes del mate-
rial de manera que se puedan identifi-
car los puntos maacutes deacutebiles en el hueso
La carga se debe aplicar de una ma-
nera controlada y reproducible
El aparato de medida debe ser relati-
vamente simple y faacutecil de ajustar
Las propiedades biomecaacutenicas del
hueso estaacuten directamente relacionadas con
su calidad Su medida nos permitiraacute cono-
cer el grado de resistencia a la fractura
que es el evento cliacutenico final y fundamental
a evitar en las patologiacuteas que afectan a la
calidad oacutesea 49
A
38 Introduccioacuten
La medicioacuten biomecaacutenica de los te-
jidos oacuteseos se mediante instrumentos (maacute-
quina de ensayos) que presionan y defor-
man el tejido Seguacuten el aacutengulo y la forma
de aplicacioacuten de la fuerza eacutesta puede clasi-
ficarse en compresioacuten (compressive)
cuando el cambio en la forma del objeto se
manifiesta en forma de acortamiento trac-
cioacuten (tensile) si se manifiesta en forma de
alargamiento y corte (shearing) si produce
cizallamiento del objeto (figura 28) Aunque
estos son los tres tipos de fuerzas puras
en biomecaacutenica suelen aparecer muy a
menudo las fuerzas de flexioacuten (bending)
que producen la curvatura del objeto y de
torsioacuten (twisting) que causan un retorci-
miento del objeto Los esfuerzos de flexioacuten
son realmente esfuerzos de traccioacuten‐
compresioacuten de direccioacuten normal a la fuerza
aplicada En el caso de las fuerzas de tor-
sioacuten siempre aparecen fuerzas de corte
que se distribuyen por todo el hueso sien-
do maacutes intensas cuanto maacutes alejadas estaacuten
del eje
En nuestro trabajo mediremos las
propiedades biomecaacutenicas de las muestras
oacuteseas mediante el test de flexioacuten a tres
puntos
La maacutequina de ensayos somete al
objeto a una fuerza de magnitud conocida y
mide los cambios en las dimensiones del
mismo Cuando se realiza un ensayo me-
caacutenico se produce una curva carga‐
desplazamiento (load‐displacement) que
define la deformacioacuten total del objeto en la
direccioacuten de aplicacioacuten de la fuerza La cur-
va carga‐desplazamiento se usa para medir
la resistencia y la rigidez de una estructura
sin embargo para comparar entre siacute mues-
tras o materiales distintos se necesita es-
tandarizar mediante curvas tensioacuten‐
deformacioacuten (stress‐strain) La carga y el
desplazamiento se normalizan como ten-
sioacuten y deformacioacuten respectivamente utili-
zando las dimensiones del objeto En las
curvas se distingue una primera regioacuten en
la que la tensioacuten y la deformacioacuten son pro-
porcionales (regioacuten lineal de la curva que
corresponde a la regioacuten elaacutestica) y otra re-
gioacuten en la que no se recupera la forma ori-
ginal de la muestra aunque deje de aplicar-
se la carga (zona plaacutestica o de deformacioacuten
irreversible) (Fig 29)
Figura 28 Tipos de fuerzas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
39
Figura 29 Curva tensioacuten-deformacioacuten Martiacutenez de
Albornoz P Manual del residente COT
Partiendo de lo explicado en el
punto anterior las propiedades extriacutensecas
del hueso son las calculadas en la curva
carga‐desplazamiento y dan informacioacuten
acerca de las propiedades estructurales del
hueso que estamos analizando pero que
realmente no son comparables con las de
otra muestra ya que pueden influir varia-
bles externas como el tamantildeo del hueso
Anteriormente se ha indicado que
para cada tipo de hueso existen propieda-
des extriacutensecas o estructurales e intriacutense-
cas o materiales Cuando se aplica una
fuerza el hueso sufre un desplazamiento o
deformacioacuten y la relacioacuten entre la fuerza
aplicada y el desplazamiento obtenido ca-
racteriza las propiedades estructurales ex-
triacutensecas Las propiedades intriacutensecas son
las obtenidas de la curva tensioacuten‐
deformacioacuten y ofrecen informacioacuten de las
propiedades materiales del hueso total-
mente comparables entre muestras Gene-
ralmente la fractura oacutesea se puede produ-
cir por la aplicacioacuten de una fuerza excesiva
para la resistencia del hueso o por la pre-
sencia de una debilidad patoloacutegica del teji-
do Por tanto la fractura es resultado de un
fallo material a nivel histoloacutegico que condu-
ce a un fallo mecaacutenico del hueso Por esta
razoacuten en la evaluacioacuten de la resistencia
oacutesea es importante analizar tanto las pro-
piedades biomecaacutenicas extriacutensecas como
las intriacutensecas y esto es lo que haremos
en el presente trabajo
113 Osteoporosis
1131 Definicioacuten
La definicioacuten de osteoporosis (OP)
actualmente considerada por todos los ex-
pertos en este campo fue acordada en una
conferencia de consenso (NIH 2001) 50
que la describe como una ldquoenfermedad ge-
neralizada del esqueleto caracterizada por
masa oacutesea baja y alteracioacuten de la microar-
quitectura del hueso con aumento de la
fragilidad del mismo y consecuente tenden-
cia a las fracturasrdquo
En dicha definicioacuten se subrayan
varios elementos masa oacutesea baja altera-
Figura 30 Hueso vertebral normal y hueso ver-
tebral osteoporoacutetico
40 Introduccioacuten
cioacuten de la microarquitectura aumento de la
fragilidad y tendencia a las fracturas
La OP en una enfermedad muy
prevalente Una de cada tres mujeres y 1
de cada 8 varones de maacutes de 50 antildeos se
veraacuten afectados por la OP en las proacuteximas
deacutecadas 51 Aunque las fracturas osteo-
poroacuteticas afectan en gran medida a las mu-
jeres mayores de 50 antildeos pueden afectar
tambieacuten a los hombres de mediana edad
Por ejemplo en Europa el 15 de los va-
rones a partir de los 65 antildeos sufriraacuten una o
maacutes fracturas osteoporoacuteticas a lo largo de
su vida 52 Las fracturas de cadera se
consideran un problema de salud puacuteblica
importante en numerosos paiacuteses industria-
lizados en especial en Norte Ameacuterica Eu-
ropa Australia y Asia debido a que causan
una gran morbimortalidad y elevados cos-
tes sanitarios 53
En cuanto a su etiologiacutea la OP es
una enfermedad multifactorial existiendo
factores endoacutegenos y exoacutegenos que influ-
yen en su patogeacutenesis Cuando la OP se
ha establecido el evento cliacutenico identifica-
ble es la fractura osteoporoacutetica y al igual
que ocurre en la enfermedad cardiovascu-
lar existen factores de riesgo para la apari-
cioacuten de dichos eventos cliacutenicos Entre los
factores de riesgo endoacutegenos se encuen-
tran la raza los antecedentes familiares de
OP la geometriacutea de la cabeza femoral y
diversos polimorfismos en el gen que codi-
fica el receptor de la vitamina D y en los
genes que codifican la cadena α1 del colaacute-
geno tipo I etc 54 55
Entre los factores de riesgo exoacutege-
nos se encuentran la nutricioacuten y el ejercicio
los niveles de hormonas sexuales y diver-
sas enfermedades La OP tambieacuten se en-
cuentra descrita como efecto adverso de
tratamientos medicamentosos como por
ejemplo los glucocorticosteroides los inhi-
bidores de la aromatasa etc
1132 Tipos de osteoporosis
Pese a que la OP es consecuencia
de la interaccioacuten de muacuteltiples factores y no
se debe uacutenicamente a una causa se la
suele clasificar etioloacutegicamente en dos ti-
pos la OP primaria y la OP secundaria
Esta uacuteltima estaacute relacionada con factores
desencadenantes identificables como pue-
den ser otras enfermedades faacutermacos etc
La OP primaria es la forma maacutes
frecuente de la enfermedad A partir de los
30 antildeos de edad en ambos sexos comien-
za a disminuir progresivamente el remode-
lado oacuteseo teniendo como consecuencia
una peacuterdida neta de masa oacutesea En funcioacuten
del pico de masa oacutesea que ha alcanzado el
sujeto en su juventud y los factores de ries-
go que puedan acelerar la peacuterdida de hue-
so tanto varones como mujeres podraacuten
desarrollar OP (Fig 31)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
41
Figura 31 Incidencia de fracturas por 100000 personasantildeos en varones y mujeres Reproducido de Elsevier Science
Una de las causas maacutes importan-
tes de OP en el varoacuten parece ser la dismi-
nucioacuten de los niveles de hormonas sexua-
les seguacuten va avanzando la edad Los prin-
cipales efectos de la deficiencia de testos-
terona son el incremento del volumen de
hueso reabsorbido y la reduccioacuten del volu-
men de hueso formado 56 El deacuteficit de
hormona sexual genera una peacuterdida de
masa oacutesea que se manifiesta maacutes tarde en
el varoacuten que en la mujer (Figura 31) aun-
que la morbimortalidad de la osteoporosis
en varones es maacutes alta Se ha descrito que
las consecuencias de la fractura osteoporoacute-
tica son maacutes devastadoras en el sexo mas-
culino ya que tras una fractura de cadera
soacutelo el 21 de los hombres recuperan un
estilo de vida independiente 26 requieren
atencioacuten domiciliaria y el 53 son institu-
cionalizados 53
1133 Tratamiento de la osteoporosis
En la actualidad existen muchas
opciones terapeacuteuticas y tratamientos far-
macoloacutegicos que actuacutean reduciendo el
riesgo de fractura Es importante que la
eleccioacuten del tratamiento se ajuste a las ne-
cesidades meacutedicas y al estilo de vida espe-
ciacutefico de cada paciente
Los diferentes faacutermacos utilizados
para combatir la OP se pueden clasificar en
dos grupos principales de acuerdo con su
mecanismo de accioacuten los inhibidores de la
resorcioacuten oacutesea o antirresortivos y los esti-
muladores de la formacioacuten oacutesea u osteo-
formadores Tambieacuten se ha descrito un ter-
cer tipo de faacutermacos que presentan accio-
nes duales consistentes en que pueden
activar la formacioacuten oacutesea (aunque menos
intensamente que los osteoformadores) y
ademaacutes inhiben la resorcioacuten bloqueando la
actividad osteoclaacutestica Esta uacuteltima clase
terapeacuteutica tiene un uacutenico representante
comercializado el ranelato de estroncio
Este faacutermaco debido a su mayor actividad
antirresortiva (demostrada por su efecto
sobre los marcadores de remodelado oacuteseo)
y sus indicaciones terapeacuteuticas se aseme-
ja a los bifosfonatos En la siguiente tabla
(Tabla 4) se detalla la mencionada clasifi-
cacioacuten
42 Introduccioacuten
Tabla 4 Faacutermacos para el tratamiento de la OP
Grupo Faacutermaco Caracteriacutesticas In
hib
ido
res d
e r
eso
rcioacute
n (
An
tirr
eso
rtiv
os)
Calcitonina Inhibe la actividad
osteoclaacutestica
SERMs (mo-
duladores del
receptor es-
trogeacutenico)
Raloxifeno
Lasofoxifeno
Tienen efectos tejido
especiacutefico son ago-
nistas de los estroacutege-
nos en hueso y anta-
gonistas en mama
Bifosfonatos
Risedronato
Alendronato
Ibandronato
Zoledroacutenico)
Compuestos anaacutelo-
gos a los pirofosfatos
inorgaacutenicos inhiben
la accioacuten de los os-
teoclastos evitando la
unioacuten de eacutestos a la
superficie oacutesea
Denosumab
Actuacutea unieacutendose al
RANKL e impide su
activacioacuten inhibiendo
la formacioacuten de os-
teoclastos
Oste
ofo
rma
do
res
Teriparatida y
PTH (1-84)
Son agentes anaboacuteli-
cos que estimulan la
formacioacuten de hueso
cuando se adminis-
tran de forma intermi-
tente
Me
can
ism
o d
ua
l
Ranelato de
estroncio
Disminuye la diferen-
ciacioacuten osteoclaacutestica
aumentando la activi-
dad osteoblaacutestica y la
siacutentesis de colaacutegeno
1134 Osteoformadores
La concentracioacuten plasmaacutetica de
calcio debe controlarse estrictamente por el
organismo ya que este ioacuten es criacutetico para
numerosas funciones vitales como la regu-
lacioacuten de la sentildeal intracelular de numero-
sas hormonas la coagulacioacuten o la funcioacuten
muscular La PTH y la vitamina D son las
hormonas clave en este control
La PTH humana es un polipeacuteptido
de 84 aminoaacutecidos y su accioacuten bioloacutegica
radica en el extremo aminoterminal (Fig
31) Sus tejidos diana son el hueso el rintildeoacuten
y el intestino y a traveacutes de ellos genera
acciones bioloacutegicas que regulan la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo Estas accio-
nes son la activacioacuten del remodelado oacuteseo
y la regulacioacuten de la excrecioacuten del calcio
por viacutea renal [37] Por tanto su efecto prin-
cipal en el organismo es la elevacioacuten de la
calcemia
La PTH tambieacuten regula el foacutesforo
plasmaacutetico aumentando su aporte desde el
hueso e intestino pero en el rintildeoacuten aumenta
la fosfaturia El efecto dominante es este
uacuteltimo por lo que la PTH es una hormona
hipofosfatemiante Ello contribuye al efecto
hipercalcemiante de la hormona ya que la
hipofosfatemia tiende a aumentar el calcio
plasmaacutetico (Fig 32) Ademaacutes contribuye al
equilibrio aacutecido-baacutesico compensando las
acidosis metaboacutelicas [37]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
43
Figura 32 Efectos bioloacutegicos de la PTH sobre
la vitamina D el calcio y fosfato seacutericos
Los efectos de PTH en el creci-
miento y la resorcioacuten oacutesea son paradoacutejicos
y complejos Los niveles elevados de ma-
nera constante de la hormona ocasionan
disminucioacuten de la DMO y elevacioacuten de la
calcemia Sin embargo cuando se adminis-
tran inyecciones una vez al diacutea el resultado
es un aumento de la DMO En el antildeo 1929
Bauer Aub y Albright observaron que la
administracioacuten de PTH incrementaba el
nuacutemero de trabeacuteculas oacuteseas observacioacuten
confirmada por Sellye tres antildeos despueacutes
Los estudios cliacutenicos en pacientes han de-
mostrado que inyecciones diarias de 148 a
100 μg de PTH (1-34) (teriparatida) o PTH
(1-84) entre 1 y 3 antildeos asociadas a la ad-
ministracioacuten de vitamina D y calcio por viacutea
oral aumentan la DMO vertebral entre un
69 y un 32 siendo sin embargo menos
capaces de incrementar la DMO en el an-
tebrazo la cadera o la muntildeeca ocurriendo
incluso una disminucioacuten de la DMO en es-
tas localizaciones [57]
Los efectos de PTH son mediados
por un receptor especiacutefico transmembrana
(PTHR1) que se encuentra en las ceacutelulas
de los tuacutebulos renales y en los osteoblas-
tos Dicho receptor se activa y cambia de
configuracioacuten el momento en el que se une
a eacutel la moleacutecula de PTH (Fig 33) Este he-
cho inicia dos cascadas bioquiacutemicas en la
ceacutelula la primera de inicia cuando aumenta
la siacutentesis de cAMP que conlleva a su vez
la activacioacuten de la proteinkinasa A y la se-
gunda cascada genera un aumento de la
entrada de calcio dentro de la ceacutelula esti-
mulando la viacutea de la proteinkinasa C y la
activacioacuten enzimaacutetica El mecanismo por el
cual la PTH produce su accioacuten anaboacutelica
todaviacutea no se conoce pero las distintas
rutas utilizadas por esta hormona segura-
mente determinen una u otra accioacuten [58
59]
La PTH por tanto actuacutea directa-
mente sobre el osteoblasto y su accioacuten
anaboacutelica estaacute relacionada fundamental-
Figura 33 Activacioacuten receptor transmembrana dePTH
Reproducido de httpwww2massgeneralorgpubaffairs relea-
sesMGHosteoresrchhtm
44 Introduccioacuten
mente con esta ceacutelula Los mecanismos
propuestos para este efecto de la PTH son
el incremento de la osteoblastogeacutenesis la
disminucioacuten de la apoptosis osteoblaacutestica y
la activacioacuten de las ceacutelulas de revestimien-
to Ademaacutes de la accioacuten directa sobre el
osteoblasto la PTH actuacutea en la siacutentesis de
una serie de factores de crecimiento y cito-
quinas que de forma indirecta estimulan
tambieacuten la diferenciacioacuten y supervivencia
de preosteoblastos y osteoblastos Asimis-
mo PTH estimula la siacutentesis de IGF-I que
estimula a su vez la diferenciacioacuten os-
teoblaacutestica y tambieacuten la siacutentesis de FGF-2
que tiene efectos antiapoptoacuteticos y prolife-
rativos sobre los precursores osteoblaacutesticos
[59]
Sin embargo y este es el efecto
paradoacutejico de la hormona incluso aunque
la PTH sea administrada una vez al diacutea o
se reciba en infusioacuten por un tiempo no su-
perior a una hora PTH es capaz de au-
mentar el ratio de expresioacuten geacutenica
RANKLOPG en las ceacutelulas del estroma de
la meacutedula oacutesea con lo que tambieacuten estimu-
la la generacioacuten de osteoclastos y por tan-
to un aumento de la resorcioacuten oacutesea [60
61] Por ese motivo una exposicioacuten prolon-
gada a PTH ocasionaraacute una peacuterdida neta
de masa oacutesea [62 63]
El uso de PTH como agente ana-
boacutelico en el tratamiento de la OP posmeno-
paacuteusica es relativamente reciente Existen
dos formas farmaceacuteuticas autorizadas para
esta indicacioacuten PTH (1-84) tambieacuten llama-
da PTH humana recombinante de cadena
completa y PTH (1-34) o teriparatida Esta
uacuteltima es un fragmento de la PTH humana
correspondiente a los 34 primeros aminoaacute-
cidos del extremo N-terminal (Fig 33) que
interactuacutean con el receptor PTHR1 En el
caso de PTH (1-84) el peacuteptido es ideacutentico
al secretado por las glaacutendulas paratiroides
humanas en respuesta a una disminucioacuten
de los niveles del calcio en sangre (Fig
34) Tras la interaccioacuten de PTH (1-84) des-
de su extremo N-terminal con el receptor
PTHR1 muacuteltiples fragmentos producidos
por hidroacutelisis proteica correspondientes al
extremo C-terminal de la hormona quedan
circulando en la sangre siendo eacutestos peacutep-
tidos la forma principal circulante de la
hormona en condiciones fisioloacutegicas Re-
cientemente se ha descubierto que existen
tambieacuten receptores C-terminales de PTH
(C-PTHR) con los que interactuacutean dichos
fragmentos Seguacuten se ha descrito la inter-
accioacuten de los fragmentos con los C-PTHR
podriacutea proteger el esqueleto al limitar la
resorcioacuten oacutesea aumentando es estas cir-
cunstancias la formacioacuten neta de hueso
(Fig 35) [64]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
45
Figura 34 Representacioacuten de la cadena poli-
peptiacutedica de la hormona paratiroidea humana
con los fragmentos N- (1-34) y C- terminales
Figura 35 Receptores de fragmentos de PTH (1-
34 o teriparatide y c-PTH Esquema reproducido de
Cranney et al CMAJ bull July 4 2006 bull 175 (1) 52-57
1135 PTH recombinante humana de
cadena completa (PTH 1-84)
La actividad anaboacutelica de la hor-
mona paratiroidea completa PTH (1-84) y
del fragmento N-terminal de PTH (teripara-
tida) se han investigado durante muchos
antildeos [65] Ambos han demostrado aumen-
tar la DMO vertebral medida por densito-
metriacutea [66]) al incrementar la cantidad neta
de hueso trabecular mediante un meca-
nismo de estimulacioacuten de la formacioacuten oacutesea
[67]) aumentando como consecuencia los
marcadores de formacioacuten y resorcioacuten oacutesea
[68]) PTH (1ndash84) (Preotactreg Nycomed
Dinamarca) se obtiene mediante tecnologiacutea
de DNA recombinante como una proteiacutena
de fusioacuten Procesos posteriores llevan al
clivaje de la secuencia liacuteder de la proteiacutena
liberando la proteiacutena madura resultante
esto es una cadena polipeptiacutedica simple de
84 aminoaacutecidos (94 kDa) cuya secuencia
es ideacutentica a la proteiacutena endoacutegena segre-
gada por las glaacutendulas paratiroides huma-
nas [65] La dosis autorizada en humanos
para el tratamiento de la OP posmenopaacuteu-
sica con alto riesgo de fractura es de 100
μgdiacutea administrados por viacutea subcutaacutenea
en el abdomen durante un maacuteximo de 2
antildeos [69]
La eficacia antifractura de PTH (1-
84) se demostroacute en el estudio pivotal de
registro realizado en 2532 mujeres con
alto riesgo de fractura identificaacutendose re-
ducciones del 58 en el riesgo relativo de
aparicioacuten de fracturas vertebrales nuevas
frente a placebo tras 18 meses de trata-
miento (Fig 36) [70] eficacia que se ha
considerado similar a la descrita para teri-
paratida aunque este uacuteltimo principio acti-
vo ha demostrado adicionalmente resulta-
dos significativos en la reduccioacuten de la inci-
dencia de fracturas no vertebrales en la
misma poblacioacuten de pacientes a diferencia
de PTH de cadena completa
46 Introduccioacuten
Figura 37 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
Marcadores de formacioacuten (BSAP) y resorcioacuten
(NTX ) En amarillo PTH (1-84) en azul placebo
Posiblemente debido al nuacutemero li-
mitado de pacientes incluidos en los ensa-
yos cliacutenicos realizados con osteoformado-
res (entre 1000 y 2500) ninguno de los
dos medicamentos han podido demostrar
reduccioacuten de la incidencia de la fractura de
cadera Sin embargo algunos datos publi-
cados sugieren que PTH (1-84) mejora la
resistencia oacutesea a nivel femoral [71] El in-
cremento en la densidad volumeacutetrica y el
volumen del hueso trabecular tras adminis-
tracioacuten de un osteoformador se han hecho
evidentes en la totalidad de los estudios
publicados y tambieacuten se ha podido obser-
var un aumento del volumen oacuteseo en de-
terminados lugares anatoacutemicos de predo-
minio de hueso cortical por lo que se po-
driacutea inferir una posible reduccioacuten del riesgo
de fractura de cadera [72]
Los faacutermacos anaboacutelicos se
administran durante un maacuteximo de 24 me-
ses Se ha objetivado que los cambios en
la DMO se evidencian entre los 6-12 meses
de tratamiento A partir de entonces se
produce un cambio en la pendiente de la
curva de la ganancia de DMO que respon-
de a una disminucioacuten de la respuesta ana-
boacutelica al faacutermaco Observando los cambios
en los marcadores de remodelado oacuteseo el
incremento en la formacioacuten oacutesea comienza
a manifestarse precozmente a los 28 diacuteas
del inicio del tratamiento Aunque iniciaacuten-
dose los cambios un poco maacutes tarde los
iacutendices de resorcioacuten oacutesea tambieacuten se en-
cuentran elevados mantenieacutendose dichos
incrementos durante 6 meses de forma pa-
ralela a los de los marcadores de forma-
cioacuten (Fig 37)
Figura 36 Estudio TOP (Greenspan et al 2007)
representacioacuten graacutefica del resultado de la variable
principal de eficacia (incidencia de fracturas verte-
brales nuevas)
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
47
Figura 38 Biopsia oacutesea marcada con tetraciclina
tras tto con PTH Flechas liacuteneas de acumulo de
osteoide J Bone Miner Res 2005 20 1244-1253
Estudios histoloacutegicos han mostrado
que el incremento en la formacioacuten oacutesea
relacionado con el uso de osteoformadores
se debe principalmente a un aumento de la
matriz sintetizada por los osteoblastos [73]
(Fig 38) El hueso tan raacutepidamente forma-
do tarda en completar la mineralizacioacuten
secundaria por lo que es un hueso joven
de histologiacutea normal y libre de microfractu-
ras
1136 Osteoformadores en la OP del
varoacuten
Teriparatida estaacute indicada en el tra-
tamiento de la OP del varoacuten Los datos de
eficacia y seguridad del faacutermaco en esta
indicacioacuten provienen de dos estudios reali-
zados en un total de 460 varones con OP
idiopaacutetica o por hipogonadismo quienes
fueron tratados con dosis entre 20 y 40
μgdiacutea de teriparatida por viacutea subcutaacutenea
obtenieacutendose incrementos medios de la
DMO a nivel lumbar y del cuello femoral de
un 59 y 15 respectivamente [7475]
No se han publicado datos de eficacia anti-
fractura de teriparatida en OP masculina
ya que los estudios anteriormente nombra-
dos no estaban disentildeados para obtener
diferencias entre los grupos (teriparatida
frente a placebo) en la aparicioacuten de fractu-
ras osteoporoacuteticas Tampoco existen en la
actualidad datos publicados de uso de PTH
(1-84) en modelos experimentales en ani-
males o en pacientes varones
En la investigacioacuten que es objeto
de esta tesis nos centraremos en estudiar
los efectos de la hormona paratiroidea de
cadena completa PTH (1-84) sobre la
densidad mineral y calidad oacutesea utilizando
un modelo de osteoporosis de varoacuten indu-
cida por deprivacioacuten androgeacutenica
114 Modelos experimentales de
osteoporosis
Tanto la OMS como la FDA ameri-
cana han establecido en sus guiacuteas cliacutenicas
una serie de criterios para la utilizacioacuten de
los modelos animales en la evaluacioacuten pre-
cliacutenica de faacutermacos para el tratamiento de
la osteoporosis [76-79] Dado que la osteo-
porosis soacutelo ocurre de forma natural en
humanos y en algunos primates se hace
necesario el uso de modelos experimenta-
les para estudiar los efectos de los faacuterma-
cos antes de proceder a las fases de desa-
rrollo cliacutenicas (en humanos) Las teacutecnicas
utilizadas para desarrollar osteoporosis en
48 Introduccioacuten
animales de experimentacioacuten son las si-
guientes [79]
Castracioacuten meacutedica o quiruacutergica (or-
quidectomiacutea en machos) El cese de la fun-
cioacuten ovaacuterica tanto en ratas como en perros
y primates [8081] parece ser el mecanis-
mo maacutes importante para inducir la OP La
rata orquidectomizada tambieacuten es el mode-
lo maacutes idoacuteneo para el estudio de la OP por
deacuteficit androgeacutenico en el varoacuten La orqui-
dectomiacutea induce una peacuterdida sustancial del
hueso trabecular en ratas maduras y la
baja masa oacutesea producida estaacute asociada
con un incremento en el remodelado oacuteseo
como ocurre en los varones con hipogona-
dismo [82 83108]
Otros modelos experimentales
1) Inmovilizacioacuten prolongada que produce
peacuterdida de hueso trabecular y cortical Los
modelos de inmovilizacioacuten incluyen teno-
tomiacutea seccioacuten nerviosa sujecioacuten de extre-
midades fijaciones articulares y vuelos es-
paciales 2) Seleccioacuten de razas de roedores
con envejecimiento acelerado para el es-
tudio de la osteoporosis senil humana y 3)
Uso de faacutermacos osteopenizantes pe
corticosteroides
115 Resumen y comentarios a la
introduccioacuten
Como ya se ha comentado el hue-
so es un tejido vivo y dinaacutemico sometido a
un continuo proceso de remodelado exis-
tiendo un equilibrio entre el hueso reabsor-
bido y el hueso formado en condiciones
fisioloacutegicas Este proceso es necesario no
solo para la buena salud oacutesea sino para
mantener de manera adecuada la homeos-
tasis del calcio y del foacutesforo en el organis-
mo Por esta razoacuten el metabolismo oacuteseo
se encuentra bajo una estricta regulacioacuten
hormonal sisteacutemica y local Entre los facto-
res humorales maacutes importantes que regu-
lan el remodelado oacuteseo estaacuten las hormo-
nas sexuales y la PTH
En la actualidad estaacute universal-
mente aceptado que el aumento de la fragi-
lidad oacutesea estaacute asociada al concepto de
calidad Este hecho condujo incluso a re-
considerar la definicioacuten de la OP pasando
a tener maacutes peso en la valoracioacuten de los
pacientes el concepto de calidad oacutesea que
el de masa oacutesea
La OP constituye un problema de
salud puacuteblica ya que las fracturas osteopo-
roacuteticas estaacuten asociadas con una elevada
morbimortalidad y suponen una partida im-
portante dentro de los gastos de los siste-
mas sanitarios (23 billones de euros anua-
les en Europa) Como la poblacioacuten estaacute
experimentando progresivamente un au-
mento la esperanza de vida el nuacutemero de
personas mayores aumentaraacute y lo mismo
haraacute el nuacutemero de pacientes con OP [84]
De ahiacute la necesidad de desarrollar un co-
nocimiento profundo de la etiopatogenia de
la enfermedad y de su manejo asiacute como
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Introduccioacuten
49
potenciar la investigacioacuten en nuevos trata-
mientos que disminuyan el riesgo de fractu-
ra y mejoren la calidad de vida de los en-
fermos
Tradicionalmente se ha considera-
do que la OP era una enfermedad propia
de la mujer y por ello los criterios diagnoacutes-
ticos se ajustaron a las mediciones de ma-
sa oacutesea en mujeres posmenopaacuteusicas Hoy
se puede identificar la presencia de osteo-
porosis en el varoacuten los factores de riesgo
son en parte diferentes a los de la mujer
En el varoacuten la presencia de factores de
riesgo de OP secundaria como pueden ser
el alcoholismo el tratamiento esteroideo y
el hipogonadismo vienen a constituir algo
maacutes del 50 de los casos Asimismo exis-
ten evidencias de que el deacuteficit progresivo
de androacutegenos en el varoacuten como conse-
cuencia de la edad conlleva un descenso
de la masa oacutesea y un aumento del riesgo
de fractura
En las uacuteltimas deacutecadas se han in-
vestigado y comercializado numerosos me-
dicamentos dirigidos al tratamiento de la
OP con distintos mecanismos de accioacuten y
diferentes efectos sobre la masa y la cali-
dad oacutesea Los faacutermacos osteoformadores
(PTH y anaacutelogos) se utilizan en cliacutenica des-
de casi una deacutecada en el tratamiento de la
OP posmenopaacuteusica y sin embargo toda-
viacutea existen muchas cuestiones sin resolver
en cuanto a su uso en distintas formas de
OP secundaria o en otras poblaciones de
pacientes
Por todo lo anteriormente descrito
se hace necesario desarrollar liacuteneas de
investigacioacuten que identifiquen los efectos
de los distintos faacutermacos sobre la DMO y la
calidad del hueso formado y en concreto
de los osteoformadores [85] al ser faacuterma-
cos recientemente incorporados al arsenal
terapeacuteutico para asiacute poder ofrecer a cada
paciente y en cada caso la mejor terapia
Sin embargo de todos es conocida la difi-
cultad y los elevados costes que implica la
realizacioacuten de estudios en humanos al te-
ner que incluirse un gran nuacutemero de pa-
cientes para obtener tamantildeos muestrales
que nos permitan alcanzar diferencias sig-
nificativas entre grupos garantizando a la
vez el cumplimiento de la normativa eacutetica y
legal que ampara la investigacioacuten biomeacutedi-
ca En este sentido la utilizacioacuten de mode-
los experimentales de OP como es la rata
orquidectomizada nos permite dar un pri-
mer paso en la identificacioacuten de nuevas
liacuteneas de investigacioacuten y generar hipoacutetesis
que permitan disentildear posteriormente estu-
dios en humanos con unas mayores garan-
tiacuteas de eacutexito
OBJETIVOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Objetivos
53
2 Objetivos
21 Objetivo 1
En un modelo experimental de osteoporosis inducida por deplecioacuten androgeacutenica se-
cundaria a orquidectomiacutea en ratas macho adultas identificar los cambios producidos en la can-
tidad y la calidad del hueso cortical y trabecular mediante DXA y teacutecnicas de anaacutelisis microes-
tructural y ensayos biomecaacutenicos de flexioacuten a tres puntos
22 Objetivo 2
Estudiar el efecto de PTH (1-84) en el modelo de anteriormente descrito a traveacutes del
anaacutelisis de paraacutemetros relacionados con la cantidad de hueso (DMO) y calidad oacutesea (marcado-
res de remodelado microarquitectura trabecular y cortical y propiedades biomecaacutenicas) com-
paraacutendolos con los resultados obtenidos en animales osteopeacutenicos y controles sanos Adicio-
nalmente se valoraraacute la existencia de efecto dosis-respuesta mediante el empleo de dos dosis
del faacutermaco
MATERIALES Y MEacuteTODOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
57
3 Materiales y Meacutetodos
31 Disentildeo experimental
Se utilizaron 40 ratas Wistar macho
de 6 meses de edad con un peso medio al
inicio del estudio de 445 37 g (media
desviacioacuten estaacutendar (DE) A esta edad las
ratas eran sexualmente maduras y habiacutean
terminado su crecimiento completamente En
ese momento realizamos la orquidectomiacutea
(OQX) a un grupo de 30 ratas y a otro grupo
de 10 ratas se realizoacute una operacioacuten simula-
da (SHAM) Utilizamos como anesteacutesico
ketamina (40 mgKg Ketolarreg Bayer) y xila-
cina (8 mgKg Rompunreg Parke-Davis Pfi-
zer) Los animales se mantuvieron en el ani-
malario bajo condiciones constantes de tem-
peratura y luz (22ordm C 12 horas de luz al diacutea
en ciclos luz-oscuridad) proporcionaacutendoles
alimento (mezcla estaacutendar del animalario) y
agua ad libitum Todos los animales se man-
tuvieron sin intervencioacuten terapeacuteutica tras la
cirugiacutea durante tres meses hasta el desarro-
llo de la OP por deprivacioacuten androgeacutenica
En la siguiente fase (administracioacuten
del tratamiento) los animales se repartieron
en los siguientes cuatro grupos 1 Grupo
SHAM ratas a las que se realizoacute la opera-
cioacuten simulada (n= 10) y tres grupos de ratas
orquidectomizadas (n=30) 2 Grupo OQX 3
Grupo OQX+PTH1 y 4 Grupo OQX+PTH2
de 10 ratas cada uno (Fig 38) Posterior-
mente se administroacute el tratamiento suero
salino sc a las ratas de los grupos SHAM y
OQX 10 μgKg de PTH (1-84) sc a las ra-
tas del grupo ORX+PTH1 y 50 μgKg de PTH
(1-84) sc a las del grupo ORX+PTH2 (tabla
5) Todos los tratamientos se mantuvieron
durante 3 meses Una vez finalizado el pe-
riodo de tratamiento los animales se sacrifi-
caron contando con 12 meses (Fig 39)
Los animales fueron sacrificados por
exanguinacioacuten tras ser anestesiados con
Figura 39 Disentildeo experimental
58 Materiales y Meacutetodos
eacuteter Se obtuvieron muestras de sangre por
puncioacuten cardiaca La sangre extraiacuteda fue
centrifugada a 3000 rpm durante 15 minu-
tos para la obtencioacuten del suero El suero fue
congelado a ndash80ordmC en forma de aliacutecuotas
hasta que se realizaron las determinaciones
de los marcadores de remodelado oacuteseo
Tras la obtencioacuten de las muestras de sangre
los animales fueron congelados a ndash20ordmC has-
ta la realizacioacuten de las densitometriacuteas oacuteseas
Antes de la determinacioacuten de la DMO los
animales se mantuvieron durante 2 diacuteas a
4degC para su descongelacioacuten Los feacutemures
izquierdos fueron extirpados y el tejido adya-
cente eliminado realizaacutendose la densitome-
triacutea in situ En el mismo momento se extirpa-
ron tambieacuten los feacutemures derechos y se limpioacute
minuciosamente el hueso de todos los tejidos
blandos adyacentes y se volvieron a con-
gelar de nuevo ya que era necesario para
enviar las muestras a Trabeculae empresa
de base tecnoloacutegica (Parque Tecnoloacutegico de
Galicia San Cimbrao das Vintildeas Ourense)
para la realizacioacuten de la microtomografiacutea
oacutesea computerizada (μCT) y anaacutelisis de pa-
raacutemetros biomecaacutenicas Tal y como se ha
demostrado en estudios previos los ciclos
repetidos de congelacioacuten y descongelacioacuten
del hueso no alteran las propiedades biome-
caacutenicas oacuteseas
Todos los procedimientos fueron rea-
lizados de acuerdo con las recomendaciones
del European Community Standards on the
Care and Use of Laboratory Animals Para
garantizar el cumplimiento de dichas reco-
mendaciones y de la legislacioacuten espantildeola
vigente en cuanto al empleo proteccioacuten y
cuidado de los animales de experimentacioacuten
(Real Decreto 12012005) 86 este proyecto
experimental fue revisado y autorizado por el
Comiteacute Eacutetico de Experimentacioacuten Animal de
la Fundacioacuten Jimeacutenez Diacuteaz
32 Preparacioacuten del tratamiento
La hormona paratiroidea humana re-
combinante de cadena completa PTH (1-84)
(Preotactreg) fue proporcionada por el fabrican-
te Nycomed Pharma SA (Madrid Espantildea)
La forma farmaceacuteutica en la que se suminis-
troacute el faacutermaco fue la de un cartucho de vidrio
con dos compartimentos conteniendo 113
ml de disolvente (metacresol y agua destila-
da) y 161 mg de hormona paratiroidea hu-
mana liofilizada (Fig 40) Para su reconstitu-
cioacuten extrajimos el disolvente con una jeringa
Tabla 5 Dosis de los tratamientos y duracioacuten por grupos
Estatus N Tratamiento Dosis de PTH (microgkg) Duracioacuten (meses)
SHAM 10 - 00 3
OQX 10 - 00 3
OQX + PTH1 10 PTH 1 10 3
OQX + PTH2 10 PTH 2 50 3
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
59
y lo instilamos en el compartimento que con-
teniacutea la hormona
Esta ldquosolucioacuten madrerdquo presentaba
una concentracioacuten de hormona paratiroidea
de 142 gml Para preparar las dos dosis
diferentes de PTH se extrajo del cartucho la
concentracioacuten madre y se diluyoacute antildeadiendo
suero salino para obtener dos con-
centraciones PTH1 conteniendo 5g
100L y PTH2 conteniendo 25 g100 L
Despueacutes se realizaron aliacutecuotas de 1 ml
conteniendo la cantidad de PTH adecuada
para cada diacutea y nuacutemero de ratas y se proce-
dioacute a su liofilizacioacuten para almacenarlas a 4
ordmC Cada diacutea utilizaacutebamos una aliacutecuota liofi-
lizada que se resuspendiacutea en suero fisioloacute-
gico a un volumen tal que al administrar
200L de cada una de las dos soluciones
resultantes a los animales inyectaacutebamos 10
oacute 50 L de PTH (1-84) a nuestras ratas en
funcioacuten de la dosis que les correspondiese
por el grupo al que perteneciacutean A los anima-
les de los grupos OQX y SHAM se les admi-
nistraron 200Ldiacutea de suero salino para
que actuasen como grupos control sano
(SHAM) y control osteoporoacutetico no tratado
(OQX)
33 Determinacioacuten de la DMO
Utilizamos un densitoacutemetro que se
utiliza en cliacutenica para medir la DMO al que
adaptamos un colimador de rayos de 1 mm
para que pudiera ser utilizado para medir
huesos de pequentildeo tamantildeo 87 Ademaacutes
las densitometriacuteas se analizaron con un pro-
grama informaacutetico de alta resolucioacuten especial
para el anaacutelisis de DMO en pequentildeos anima-
les que permite incrementar tanto el nuacutemero
de liacuteneas escaneadas siendo el espacio por
liacutenea de barrido de 00254 cm como el nuacute-
mero de puntos de resolucioacuten (resolucioacuten de
cada punto de 00217 cm) Los coeficientes
de variacioacuten de esta teacutecnica son de 053ndash
12 (Figs 41 y 42)
Figura 40 Cartucho de Preotact reg
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 40 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
Figura 41 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea femoral
60 Materiales y Meacutetodos
Las densitometriacuteas se realizaron en
la columna lumbar a nivel de las veacutertebras
L2 L3 y L4 y en todo el feacutemur izquierdo tras
su extraccioacuten Se calculoacute la DMO total que
resultaba de la media de los valores analiza-
dos en cada regioacuten y los resultados se ex-
presaron como la media y DE de los valores
obtenidos
El densitoacutemetro se calibraba di-
ariamente con el objeto de mantener unas
oacuteptimas condiciones de reproducibilidad y
calidad en la medida siempre dentro del
rango de los valores recomendados por el
fabricante La reproducibilidad de las medi-
ciones in vitro fue testada mediante un fan-
toma antropomoacuterfico de composicioacuten mineral
conocida (sn Q-239 Hologicreg) siguiendo las
recomendaciones del fabricante El coeficien-
te de variacioacuten in vitro durante el periacuteodo de
estudio fue lt058 para la DMO
34 Anaacutelisis de la microarquitectura
Se escanearon las porciones distales
de los feacutemures derechos con un mi-
crotomoacutegrafo computarizado (μCT) Skyscan
1172 (Skyscan NV Aartselaar Belgium) (Fig
43) Como se ha comentado esta teacutecnica
fue realizada en las instalaciones de Trabe-
culaereg en Ourense
Inicialmente se realizaron unas pri-
meras imaacutegenes de prueba de las muestras
durante 30 minutos con diferentes intensi-
dades y filtros y tras analizarlas se decidioacute
utilizar por su mejor resolucioacuten y para todas
las muestras un voltaje del tubo de rayos X
de 100 kV e intensidad de 100 μA emplean-
do un filtro de aluminio de 1 mm de espesor
Finalmente se procedioacute al escaneado defini-
tivo de las muestras en la que el tiempo de
exposicioacuten a los rayos X fue de 1010 milise-
gundos Las imaacutegenes fueron tomadas en
sentido longitudinal y la muestra fue rotando
en este mismo sentido hasta completar 185ordm
realizando dos imaacutegenes longitudinales cada
045ordm de giro
Con el objetivo de mejorar la calidad
de los datos se obtuvieron dos imaacutegenes
para cada posicioacuten angular que fueron pro-
cesadas y transformadas por los equipos
Figura 42 Imagen representativa de una densi-
tometriacutea lumbar
Figura 43 Equipo Skyscan 1172
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
61
informaacuteticos en una nueva y uacutenica imagen
media A este proceso se le conoce como
averaging El tamantildeo del voxel (miacutenima uni-
dad de imagen tridimensional procesable)
fue de 11 μm3 De esta forma se obtuvieron
400 imaacutegenes tomadas a la maacutexima resolu-
cioacuten del aparato 1024 x1280 pixels en for-
mato TIFF a 16 bits de profundidad es decir
64000 niveles en la escala de grises y 35
Megabytes (MB) de memoria por imagen
Los datos obtenidos del escaacutener fueron re-
construidos utilizando el algoritmo de
Feldkamp modificado 88 y se realizoacute una
segmentacioacuten para transformarlos en imaacutege-
nes binarias de 8 bit en formato bmp utili-
zando un umbral adaptativo local
341 Reconstruccioacuten de imaacutegenes
Para realizar el anaacutelisis cuantitativo
las imaacutegenes se procesaron informaacuteti-
camente y se realizoacute una reconstruccioacuten tri-
dimensional a partir de las imaacutegenes lon-
gitudinales para poder analizarse la es-
tructura oacutesea interna de cada muestra desde
cualquier aacutengulo
Las imaacutegenes fueron reconstruidas
en sentido transversal y en formato bmp con
8 bits y 256 niveles en la escala de grises
obtenieacutendose un total de 953 imaacutegenes por
cada muestra cada una de las cuales ocu-
paba 12 MB de memoria
342 Seleccioacuten del volumen de intereacutes
y regioacuten de intereacutes
Para analizar las propiedades mi-
croestructurales de las regiones de hueso
trabecular y cortical se procedioacute a selec-
cionar el volumen de intereacutes (VOI) es decir
la regioacuten de la muestra que seriacutea poste-
riormente analizada
Para el anaacutelisis del hueso trabecular
distal del feacutemur se seleccionoacute un VOI de
250 mm de largo medido a partir de un mi-
liacutemetro desde la placa de crecimiento en di-
reccioacuten proximal (Fig 44)
Se analizaron un total de 226 imaacutege-
nes transversales es decir una imagen cada
11 μm de distancia (igual al tamantildeo del
voxel) utilizando asiacute toda la potencia del es-
caacutener previo
Para el anaacutelisis de las propiedades
microestructurales del hueso cortical o tra-
becular del feacutemur se seleccionoacute una regioacuten
de intereacutes (ROI) de 1 mm medida a 4 mm de
Figura 44 ROI para el estudio del hueso
trabecular del feacutemur
62 Materiales y Meacutetodos
Figura 45 Binarizacioacuten de las imaacutegenes
la placa de crecimiento en direccioacuten a la me-
taacutefisis oacutesea Se analizaron un total de 91
imaacutegenes transversales es decir de nuevo
una imagen cada 11 μm
Una vez seleccionadas las imaacutegenes
de la regioacuten que se van a analizar se proce-
dioacute a dibujar a mano alzada la zona exacta
del anaacutelisis para identificar en cada anaacutelisis
la zona cortical o trabecular seguacuten corres-
pondiese
Posteriormente se binarizoacute la imagen (Fig
45) para transformar la escala de grises en
una imagen dicromaacutetica (blanco y negro)
La imagen superior corresponde a la
regioacuten de hueso trabecular de la epiacutefisis dis-
tal del feacutemur Durante el proceso de bi-
narizacioacuten y para poder realizar el posterior
anaacutelisis informaacutetico cada pixel y cada voxel
es reconocido por el ordenador como 1 ldquocon
huesordquo que corresponden a las aacutereas blan-
cas de la figura o 0 ldquosin huesordquo repre-
sentadas por las aacutereas negras de la figura
Con la ROI binarizada se procedioacute
al anaacutelisis cuantitativo de la misma utilizando
un modelo tridimensional para el hueso tra-
becular e imaacutegenes transversales bidimen-
sionales para el hueso cortical utilizando el
software comercial CT-analyzer versioacuten
170 que el fabricante proporciona con el
equipo SkyScantrade
343 Anaacutelisis de la regioacuten trabecular
Los iacutendices morfomeacutetricos de la re-
gioacuten trabecular se determinaron a partir de
los datos microtomograacuteficos usando mor-
fometriacutea directa en 3D El volumen total de
tejido (TV mm3) y el volumen trabecular
oacuteseo (BV mm3) fueron calculados utilizando
cubos hexaeacutedricos como relleno de la ima-
gen El cociente BVTV () se calculoacute direc-
tamente a partir de dichos paraacutemetros El
espesor trabecular (TbTh mm) la separa-
cioacuten trabecular (TbSP mm) y el nuacutemero de
trabeacuteculas (TbN 1mm) se midieron direc-
tamente sobre las imaacutegenes en 3D usando
meacutetodos descritos previamente en la literatu-
ra [8990] Las medidas del espesor trabecu-
lar se calibraron escaneado y analizando tres
hojas de aluminio con espesores de 50 125
y 250 μm Los iacutendices no meacutetricos iacutendice
estructural del modelo (SMI) y factor de pa-
troacuten oacuteseo trabecular (TbPf 1mm) se calcu-
laron tambieacuten a partir del modelo en 3D
El SMI indica la prevalencia relativa
de rods (tubos) y plates (placas) y nos in-
forma sobre la morfologiacutea de las trabeacuteculas
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
63
[91] El TbPf mide la convexidad o concavi-
dad relativa de la superficie oacutesea total [92] y
es un iacutendice de conectividad inversa El gra-
do de anisotropiacutea (DA) representa la aniso-
tropiacutea trabecular definida como el cociente
entre el radio maacuteximo y miacutenimo de la longitud
media de intercepcioacuten Se trata de una varia-
ble adimensional [93] En el apartado
11021 de la introduccioacuten se ha detallado el
fundamento de todos los iacutendices morfomeacutetri-
cos
El coeficiente de variacioacuten aceptado
de todas las medidas anteriormente resentildea-
das fue menor del 5
344 Anaacutelisis de la regioacuten cortical
El anaacutelisis de la regioacuten cortical se realizoacute a
traveacutes de imaacutegenes transversales en dos
dimensiones Se analizaron un total de 160
cortes comenzando a una distancia de 400
mm de la placa de crecimiento extendieacutendo-
se longitudinalmente 100 mm Se estudioacute el
aacuterea transversal total media (BAr mm2) y el
momento polar de inercia medio (MMI mm4)
que es una funcioacuten transversal bidimensional
que representa un iacutendice de resistencia baacutesi-
co y predice la capacidad de los objetos de
seccioacuten transversal circular y ninguna defor-
macioacuten significativa para resistir la torsioacuten lo
que se asume para la seccioacuten transversal de
la regioacuten cortical analizada Se utilizoacute igual-
mente el software del escaacutener SkyScan reg
Como en el caso de las medidas del
hueso trabecular el coeficiente de variacioacuten
aceptado para los paraacutemetros corticales fue
menor del 5
35 Anaacutelisis de las propiedades bio-
mecaacutenicas
Como comentamos extrajimos el feacutemur de-
recho para la determinacioacuten de las propieda-
des biomecaacutenicas Para realizar el test me-
caacutenico se empleoacute una maacutequina Microtestreg
EM 110FR m (Microtest SA Madrid
Spain) y se procediendo a hacer una prueba
de flexioacuten a tres puntos (Fig 46) en la que
L=15mm El lugar de aplicacioacuten de la fuerza
en los ensayos mecaacutenicos de flexioacuten a tres
puntos es el punto medio de la diaacutefisis de los
huesos largos Los cabezales de los sopor-
tes son redondeados para evitar aplicar fuer-
Figura 46 Representacioacuten esquemaacutetica del test
mecaacutenico de flexioacuten a 3 puntos e imagen de la
aplicacioacuten real del test
64 Materiales y Meacutetodos
Figura 47 Curva carga-desplazamiento
Figura 48 Curva tensioacuten-deformacioacuten zas de corte en el hueso El procedimiento
de colocacioacuten de la muestra es sencillo colo-
camos el feacutemur horizontalmente centrado
sobre los soportes y la fuerza se aplica de
manera vertical en un punto equidistante de
los dos soportes Se aplicoacute una fuerza cons-
tante de 3 kNs hasta la rotura
Con los datos del test se realizaron
curvas carga-desplazamiento para cada
muestra En la figura 47 se representa una
curva carga-desplazamiento en la que se
miden fuerza y desplazamiento maacuteximos
(Fult y ult) ademaacutes de calcularse el trabajo
de rotura (U aacuterea bajo la curva) y la rigidez
extriacutenseca (S pendiente de la curva en la
regioacuten elaacutestica)
Una vez normalizada la curva ante-
rior aplicando las dimensiones de la muestra
obtuvimos la curva tensioacuten-deformacioacuten (Fig
48) en la que calculamos la tensioacuten y defor-
macioacuten maacuteximas (ult y ult) mientras que el
aacuterea bajo la curva es la dureza (u) y la pen-
diente de la regioacuten elaacutestica es el moacutedulo de
Young aparente [94]
Fult se define como la fuerza de fle-
xioacuten en el momento del fracaso mecaacutenico y
ult como el desplazamiento en ese mismo
punto ult y ult se definen como la tensioacuten
y la deformacioacuten en ese mismo punto de
fractura U es el aacuterea bajo la curva carga-
desplazamiento hasta el momento de fractu-
ra y u es el aacuterea bajo la curva de tensioacuten-
deformacioacuten hasta el punto de fractura
Asumiendo que el hueso tiene un comporta-
miento lineal elaacutestico y se calcularon a
partir de las siguientes ecuaciones [95-97]
IFLc 4
212 Lc
donde F es la carga (Fuerza) es el
desplazamiento L es la distancia entre los
puntos de apoyo c es la mitad del diaacutemetro
menor exterior de la seccioacuten del hueso en el
punto de aplicacioacuten de la fuerza e I es el
momento de inercia de la elipse que confor-
ma la corteza en dicho punto
El momento de inercia (I) se calcula
mediante la siguiente expresioacuten [95-100]
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
65
3
22
3
1164
yxyxI
donde x1 es el diaacutemetro mayor ex-
terno de la seccioacuten en el punto de aplicacioacuten
de la fuerza y1 es el diaacutemetro menor ex-
terno x2 es el diaacutemetro mayor interno e y2 es
el diaacutemetro menor interno (Fig 49)
Las propiedades biomecaacutenicas ex-
triacutensecas que hemos estudiado en este tra-
bajo son
fuerza maacutexima (Fult)
desplazamiento maacuteximo (ult)
rigidez (S)
trabajo de rotura (U)
Las propiedades biomecaacutenicas in-
triacutensecas estudiadas son
tensioacuten maacutexima (ult)
deformacioacuten maacutexima (ult)
moacutedulo de Young (E)
dureza (u)
36 Determinaciones de los marcado-
res de remodelado oacuteseo
361 Osteocalcina
La determinacioacuten de la BGP o Bone
Gla-Protein en suero se realizoacute mediante la
teacutecnica de enzime linked immunoassay ELI-
SA (Rat-MIDTM Osteocalcin IDS UK) El
anticuerpo monoclonal utilizado se une a la
porcioacuten media de la moleacutecula Aunque se
trata de un anticuerpo anti-osteocalcina hu-
mana se ha demostrado su antigenicidad con
osteocalcina de rata purificada La teacutecnica
inmunoenzimaacutetica ELISA forma parte de
aquellas reacciones seroloacutegicas que utilizan
conjugados para poder visualizar la reaccioacuten
antiacutegeno-anticuerpo El ELISA se basa en el
uso de anticuerpos marcados con una enzi-
ma (generalmente la peroxidasa) de forma
que los conjugados resultantes tengan acti-
vidad tanto inmunoloacutegica como enzimaacutetica
Al estar uno de los componentes (antiacutegeno oacute
anticuerpo) insolubilizados sobre la placa la
reaccioacuten antiacutegeno-anticuerpo quedaraacute inmo-
vilizada y por tanto podraacuten faacutecilmente ser
revelada mediante la adicioacuten del sustrato
(Fig 50)
Metodologiacutea Los pocillos de la placa
de ELISA se recubren con estreptavidina y
se antildeade osteocalcina unida a biotina que
se une a los pocillos al formarse el complejo
estreptavidina-biotina durante la etapa de
preincubacioacuten Tras una fase de lavado se
Figura 47 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
Figura 49 Seccioacuten transversal de la diaacutefisis de un
hueso largo (feacutemur)
66 Materiales y Meacutetodos
antildeaden los controles muestras y calibrado-
res asiacute como el anticuerpo anti-osteocalcina
En la siguiente etapa de incubacioacuten el anti-
cuerpo se uniraacute en mayor o menor propor-
cioacuten a la osteocalcina de la placa en funcioacuten
del contenido de osteocalcina de cada mues-
tra Posteriormente se realiza un lavado y
luego se antildeade un anticuerpo anti-IgG unido
a peroxidasa que se uniraacute al anticuerpo anti-
osteocalcina de la placa Por uacuteltimo se antildeade
un sustrato cromogeacutenico la tetrametilbenzi-
dina que produce una reaccioacuten coloreada
con la peroxidasa Se lee la absorbancia a
450 nm El color es inversamente proporcio-
nal a la cantidad de osteocalcina de la mues-
tra Los coeficientes de variacioacuten intra- e in-
ter-ensayo de este meacutetodo son lt 50 y lt
55 respectivamente La sensibilidad de
este ELISA es de 50 ngml
362 CTX
Las determinaciones del telopeacutep-tido
carboxiterminal del colaacutegeno tipo I (CTX) en
suero se realizaron mediante una teacutecnica de
enzimoinmunoensayo (ELISA) comercial es-
peciacutefico para CTX de rata (RatLapstrade ELISA
IDS UK) Este ensayo es un ELISA com-
petitivo en el que se utiliza un antiacutegeno sin-
teacutetico (EKSQDGGR) biotinilado similar al
CTX de rata y dos anticuerpos un Ac prima-
rio policlonal de conejo y un Ac secundario
anticonejo conjugado con peroxidasa
Metodologiacutea Se realiza una prein-
cubacioacuten con el antiacutegeno sinteacutetico biotinilado
en una placa que contiene estreptavidina
Despueacutes se lava la placa y se antildeade el sue-
ro a estudio y a continuacioacuten se antildeade el
anticuerpo primario Durante la incubacioacuten el
antiacutegeno sinteacutetico unido a la placa competiraacute
con el CTX soluble de la muestra por unirse
al anticuerpo (Fig 51) Despueacutes se vuelve a
lavar para retirar todos los compuestos solu-
bles (incluyeacutendose las uniones Ac-CTX y
anticuerpos sin unir) y se antildeade el anticuer-
po secundario que es especiacutefico del frag-
mento constante del anticuerpo primario (de
conejo) y que estaacute conjugado con peroxida-
sa Por uacuteltimo se revela el ELISA mediante
un substrato cromogeacutenico de la peroxidasa y
la reac-
Figura 50 Muestra de revelado del ELISA para
CTX En 1ordm liacutenea vertical estaacute el suero control (+)
y en la 2ordm el (-) Los sueros problema por duplica-
do han sido colocados en el resto de la placa
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Materiales y meacutetodos
67
cioacuten se para con aacutecido sulfuacuterico Se mide la
absorbancia a 450 nm en un espectrofotoacute-
metro La absorbancia medida seraacute inver-
samente proporcional a la concentracioacuten de
CTX de la muestra Los coeficientes de va-
riacioacuten intra- e inter-ensayo de este meacutetodo
son lt 56 y lt 105 respectivamente La
sensibilidad de este ELISA es de 2 ngml
363 Isoenzima 5b de la TRAP
La TRAP5b en suero se determinoacute
mediante una teacutecnica ELISA comercial espe-
ciacutefica para ratas (RatTRAreg Assay IDS UK)
Metodologiacutea Se incubaron anti-
cuerpos monoclonales anti-TRAP-5b en los
pocillos de la placa de ELISA recubiertos de
IgG Dicho anticuerpo se une a la IgG de los
pocillos Despueacutes de una etapa de lavado
los calibradores controles y sueros problema
se antildeaden a los pocillos y se incuban unieacuten-
dose la TRAP-5b presente en dichas mues-
tras al anticuerpo anti-TRAP-5b La actividad
TRAP-5b se determina con un sustrato cro-
mogeacutenico (p-nitrofenil fosfato) producieacutendo-
se un color amarillo proporcional a la canti-
dad de enzima presente en la muestra La
reaccioacuten se detiene antildeadiendo a los pocillos
hidroacutexido soacutedico 032 M La absorbancia se
lee a 405 nm La sensibilidad del ensayo es
de 01 UL Los coeficiente de variacioacuten intra-
e inter-anaacutelisis son lt5 y lt55 respecti-
vamente
37 Anaacutelisis Estadiacutestico
Los resultados de las variables me-
didas se expresaron como media des-
viacioacuten estaacutendar (DE) en los diferentes pa-
raacutemetros Se realizoacute un anaacutelisis no pa-
rameacutetrico mediante el meacutetodo de Mann-
Whitney (Medcalc Software Programreg Bel-
gium) para comparar los diferentes grupos
de tratamiento Se aceptoacute que un valor de
p005 demostraba diferencias estadiacutesti-
camente significativas
Figura 51 Teacutecnica ELISA especiacutefica CTX murina RatLapsreg
RESULTADOS
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
71
4 Resultados
41 Cambios en el peso de los ani-
males tras la orquidectomiacutea
En nuestro experimento partimos de
un peso medio inicial de los animales a una
edad de 6 meses de 430 gramos que au-
mentoacute hasta los 560 gramos en los animales
del grupo SHAM a la edad de 9 meses Se
observaron diferencias estadiacutesticamente sig-
nificativas en el peso de las ratas del grupo
SHAM y el de las ratas OQX no tratadas (p=
0004) que llegaron a ser de un 13 meno-
res a los 6 meses de la orquidectomiacutea Sin
embargo el grupo de animales que recibie-
ron la dosis de 10 μgKg (OQX+PTH1) pre-
sentoacute un peso medio mayor que el grupo
OQX sin que existieran diferencias significa-
tivas con el grupo control (SHAM) Por el
contrario el grupo OQX+PTH2 que recibioacute la
dosis alta de PTH presentoacute un peso medio
similar al grupo OQX (Fig 52)
Figura 52 Peso medio de las ratas Wistar macho utilizadas en el experimento a los 6 meses de edad (Inicial) y a los 12
meses de edad en los siguientes grupos ratas a las que se realizoacute la cirugiacutea simulada (SHAM) ratas castradas (orquidec-
tomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea
(ORX+PTH2)
350
400
450
500
550
600
650
INIC
IAL
SHAMO
QX
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
plt 0 05 versus SHAM
Peso en gramos
72 Resultados
Estadiacutestica
FBMD LBMD
lt00001 00001
00055 0205
02351 01009
0055 00037
lt00001 lt00001
0001 00073
OQX vs PTH2
PTH1 vs PTH2
SHAM vs OQX
SHAM vs PTH1
SHAM vs PTH2
OQX vs PTH1
ComparacionesT-test (p-value)
41 Cambios en la cantidad oacutesea
Comparando los grupos OQX y
SHAM observamos una disminucioacuten signifi-
cativa de la densidad mineral femoral
(DMOF) y lumbar (DMOL) 11 (plt00001) y
13 (plt00001) respectivamente
La dosis de 10gKgdiacutea de PTH (1-
84) generoacute un incremento significativo de la
DMOF (48 plt005) y de la DMOL (94
plt0005) comparadas con el grupo OQX
Adicionalmente pudimos comprobar
que la administracioacuten de la dosis alta
(50gKgdiacutea) de PTH (PTH2) recuperoacute to-
talmente la DMOF (plt0001 vs grupo OQX)
y la DMOL (plt001 vs OQX) de manera que
los valores de DMO fueron similares a los
que presentaron los animales del grupo
SHAM (Fig 53 y Tabla 6)
Figura 53 Medida de DMO por DEXA (gcm2) medida en (A) feacutemur (DMOF) y (B) veacutertebra lumbar (DMOL) Las ratas de 6
meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no tratadas (OQX) ratas opera-
das tratadas 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3
meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en grupos de 10 animales Significacioacuten esta-
diacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX (c) vs OQX+PTH1
Tabla 6 Resultados media DE y anaacutelisis estadiacutestico (T-test) de DMO en hueso femoral (FBMD) y veacutertebra lumbar (LBMD)
expresado en gr de calcio cm2 Comparaciones Grupos control (cirugiacutea simulada SHAM) orquidectomizadas (OQX) y
tratadas con dos dosis de PTH (1-84) (PTH1 y PTH2) En rojo plt 005
DMO femoral
023
025
027
029
031
033
035
SHAM
OQ
X
OQ
X +
PTH1
OQ
X +
PTH2
gr
cm
2 a
a b
b c
DMO lumbar
020
021
022
023
024
025
026
027
028
029
SHAM
OQ
X
OQ
X + P
TH1
OQ
X + P
TH2
gr
cm
2
a b
b c
a
A B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 73
42 Cambios en la calidad oacutesea
421 Microarquitectura trabecular
Seis meses tras la cirugiacutea la mayo-
riacutea de las variables que caracterizan la mi-
croestructura oacutesea en el hueso trabecular
identificadas por microtomografiacutea computeri-
zada presentaron cambios significativos en
el grupo de animales OQX respecto del gru-
po SHAM Se midieron los siguientes paraacute-
metros cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) en nuacutemero de trabeacuteculas (TbN)
separacioacuten trabecular (TbS) factor de pa-
troacuten trabecular (TbPf) iacutendice de estructura
del modelo (SMI) y grado de anisotropiacutea
(DA) Las ratas castradas presentaron una
disminucioacuten significativa de BVTV en el feacute-
mur distal (p lt 005) Se observoacute que la dis-
minucioacuten del iacutendice BVTV estaba relaciona-
do con un incremento significativo de TbSp
y a la vez con una disminucioacuten significativa
de TbN
La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
los cambios ocurridos por la OQX de mane-
ra que los valores de BVTV TbSp y TbN
tras el tratamiento fueron similares a los que
presentoacute el grupo SHAM Por lo que respecta
a la dosis baja de PTH recuperoacute el valor de
BVTV pero no se observaron diferencias
significativas en los valores de TbSp y TbN
vs SHAM aunque siacute se vio un aumento de
los mismos y una tendencia a alcanzarlos
La OQX tambieacuten ocasionoacute cambios
significativos en otras variables no parameacute-
tricas El SMI aumentoacute significativa-mente
debido a la OQX lo que indica que el hueso
trabecular se modificoacute desde una estructura
basada en placas a una basada en tubos El
tratamiento con PTH revirtioacute este efecto que
ocurrioacute en las ratas OQX El iacutendice TbPf se
incrementoacute igualmente en el grupo OQX
indicando una baja conectividad trabecular
En comparacioacuten con el grupo OQX los ani-
males que recibieron tratamiento demostra-
ron una disminucioacuten significativa de este pa-
raacutemetro El DA no experimentoacute cambios sig-
nificativos entre los distintos grupos ni entre
los grupos SHAM y el OQX ni entre los gru-
pos tratados y el grupo SHAM o OQX (Tabla
7 y Fig 54)
74 Resultados
Tabla 7 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso trabecular
Figura 54 Anaacutelisis de la microestructura trabecular del feacutemur Se identificaron el cociente volumen oacuteseovolumen total
(BVTV) el nuacutemero de trabeacuteculas (TbN) la separacioacuten trabecular (TbS) el factor de patroacuten trabecular (TbPf)el iacutendice de
estructura del modelo (SMI) y el grado de anisotropiacutea (DA) Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
Grupo test BVTV (mm-1) Tb Sp (mm) Tb N (mm-1) Tb Pf (mm-1) DA SMI
A SHAM
Media
DE
180
0278
044
010
186
037
589
259
043
001
137
034
B OQX
Media
DE
938
348
084
015
086
032
824
198
040
002
174
028
C
OQX+PTH1
Media
DE
1525
355
067
011
126
026
508
154
039
002
143
031
D
OQX+PTH2
Media
DE
1802
369
065
021
156
057
169
237
042
002
105
037
p lt005 B vs A CD vs B
BC vs A BC vs A D vs B
B vs A CD vs B
ns D vs B
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 75
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Figs 55 56 y 57) de las secciones de hueso
trabecular En las imaacutegenes se aprecian vi-
sualmente los cambios entre los distintos
grupos la clara peacuterdida de densidad trabecu-
lar en el grupo OQX no tratado y la recupe-
racioacuten en los grupos tratados con PTH sien-
do maacutes evidente en el grupo que recibioacute la
dosis alta
Figuras 55 (corte sagital) y 56 (seccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea trabecular del feacutemur
en 3D obtenidas mediante μCT Los muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute
una operacioacuten simulada (SHAM) ratas castradas (orquidectomiacutea ORX) y ratas castradas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (ORX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (ORX+PTH2)
76 Resultados
Figura 57 (extraccioacuten seccioacuten trabecular proyeccioacuten AP) Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea tra-
becular del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a
las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM) ratas operadas (OQX) y ratas operadas tratadas durante 3 meses con
PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
422 Microarquitectura oacutesea cortical
El grupo de ratas OQX presentoacute una
disminucioacuten significativa de la medida del
momento polar de inercia (MMI) comparado
con el grupo control (SHAM) Esta variable
se recuperoacute tras el tratamiento con las dos
dosis de PTH (1-84) Por el contrario la or-
quidectomiacutea no produjo ninguacuten cambio en el
aacuterea transversal cortical en comparacioacuten con
las ratas del grupo control pero el tratamien-
to con PTH (1-84) generoacute un incremento sig-
nificativo de este paraacutemetro (Tabla 8 y Fig
58) El resto de las variables no mostroacute dife-
rencias significativas entre los grupos
Grupo test BAr (mm2) MMI polar (mm4) Cs Th (mm) C Th (mm) Po
A SHAM
Media
DE
750
085
3460
480
045
009
049
009
024
020
B OQX
Media
DE
731
025
2906
282
052
002
056
002
006
007
C OQX+PTH1 Media
DE
804
057
3506
282
055
002
058
001
003
003
D OQX+PTH2 Media
DE
821
053
3363
252
056
008
057
010
009
012
p lt005
CD vs B
lt005
A C D vs B
ns ns ns
Tabla 8 Resultados media y DE de los paraacutemetros microestructurales de las secciones de hueso cortical
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten
Resultados 77
Figura 58 Anaacutelisis de la microarquitectura cortical Media del aacuterea transversal cortical (BAr) y media del momento polar de
inercia (MMI) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas no
tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84) 50
μgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+ DE en
grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
A continuacioacuten mostramos los mode-
los tridimensionales obtenidos mediante μCT
(Fig 59) de las secciones de hueso cortical
A diferencia de los que ocurriacutea en el hueso
trabecular en este caso es maacutes difiacutecil apre-
ciar visualmente las diferencias producidas
en la cortical oacutesea tanto por la deprivacioacuten
androgeacutenica en las ratas OQX como por el
tratamiento
Figura 59 Imaacutegenes representativas de la microarquitectura oacutesea cortical del feacutemur en 3D obtenidas mediante μCT Las
muestras se obtuvieron de los distintos grupos formados por ratas a las que se realizoacute una operacioacuten simulada (SHAM)
ratas operadas ( OQX) y ratas OQX tratada con PTH 10 μgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH 50 μgKgdiacutea (OQX+PTH2)
78 Resultados
423 Propiedades biomecaacutenicas del
hueso (ensayos de flexioacuten)
Aplicamos el test de flexioacuten en tres puntos a
las muestras de hueso femoral acuerdo con
la metodologiacutea anteriormente descrita La
OQX produjo un descenso significativo en la
fuerza maacutexima (Fult) rigidez (S) y trabajo de
rotura (U) sin variaciones en el desplaza-
miento maacuteximo (δult) El tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute el efecto
sobre las variables anteriormente identifica-
das siendo los valores de rigidez obtenidos
significativamente superiores el los animales
que recibieron la dosis alta de PTH (1-84)
En cuanto a las propiedades intriacutensecas no
se observaron diferencias significativas del
grupo OQX con respecto al grupo control
(SHAM) La dosis de 50 μgKg de PTH (1-84)
produjo un aumento significativo del moacutedulo
de Young aparente (E) y de la tensioacuten maacutexi-
ma (σult) con respecto a todos los grupos
estudiados (Tabla 9) Estos resultados son
concordantes con los valores obtenidos para
la DMO y los paraacutemetros de microarquitectu-
ra demostrando que la administracioacuten de la
dosis maacutes alta de PTH (1-84) genera cam-
bios maacutes objetivables de la calidad oacutesea
Tabla 9 Resultados de las propiedades biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutensecas por grupos
Grupo test Fult (N) δult (mm) S ( Nmm) U (mJ)
A SHAM
Media
DE
21433
3484
072
018
30680
4650
10180
4103
B OQX
Media
DE
18087
2457
069
015
26544
3562
8457
2975
C OQX+PTH1 Media
DE
21657
3292
071
009
30236
3679
10496
2931
D OQX+PTH2 Media
DE
22052
3458
065
012
34051
2910
8877
2904
p lt005
A C D vs B
ns lt005
D vs A B y C
lt005
A C vs B
Grupo test σult (MPa) εult (na) E ( MPa) u (MPa)
A SHAM
Media
DE
20328
3085
007
002
294984
56779
968
380
B OQX
Media
DE
18566
2307
006
001
291605
55785
878
344
C OQX+PTH1 Media
DE
20716
2775
007
001
297482
67140
937
239
D OQX+PTH2 Media
DE
21601
2881
006
001
339428
51873
860
276
p ns ns lt005
D vs A B y C
ns
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Resultados
79
424 Cambios en los marcadores de
remodelado oacuteseo
Nueve meses tras la orquidecto-
miacutea las ratas que no habiacutean sido tratadas
con PTH presentaron los mismos niveles
de BGP que las ratas control (SHAM) El
tratamiento con las dos dosis de PTH oca-
sionoacute una elevacioacuten significativa de los va-
lores de BGP (OQX+PTH1 plt005
OQX+PTH2 plt001) comparaacutendolos con el
grupo OQX Sin embargo no existioacute dife-
rencia significativa entre el valor medio de
BGP obtenido en el grupo OQX+PTH1 y el
obtenido para el grupo SHAM aunque siacute se
demostraron diferencias significativas entre
el grupo SHAM y el grupo tratado con la
dosis alta de PTH (1-84)
El iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP
5b aumentoacute significativamente en ratas
OQX no tratadas y se mantuvieron los
mismos valores tanto en el grupo tratado
con la dosis alta (OQX+PTH2) como con la
dosis baja (OQX+PTH1) (OQX plt005
OQX+PTH1 plt005 OQX+PTH2 plt005
todos ellos vs SHAM) (Figura 60)
Figura 60 Marcadores bioquiacutemicos de remodelado oacuteseo (A) BGP (ngml) y (B) iacutendice de resorcioacuten CTXTRAP5b
(ngml) (UL) Las ratas de 6 meses de edad fueron distribuidas en 4 grupos Cirugiacutea simulada (SHAM) ratas operadas
no tratadas (OQX) ratas operadas tratadas durante 3 meses con PTH (1-84) 10 mgKgdiacutea (OQX+PTH1) y PTH (1-84)
50 mgKgdiacutea (OQX+PTH2) comenzando 3 meses despueacutes de la cirugiacutea Los datos estaacuten expresados como media+DE
en grupos de 10 animales Significacioacuten estadiacutestica plt005 (a) vs SHAM (b) vs OQX
DISCUSIOacuteN
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
83
5 Discusioacuten
La OP del varoacuten emerge como un
tema de relevancia entre las enfermedades
del metabolismo oacuteseo existiendo en los
uacuteltimos tiempos un nuacutemero creciente de
publicaciones en este campo tanto a nivel
de experimentacioacuten precliacutenica como cliacutenica
Durante la pasada deacutecada la mayoriacutea de
los estudios precliacutenicos en animales de ex-
perimentacioacuten utilizaron ratas Su esqueleto
ha demostrado ser uacutetil para entender los
cambios en el remodelado oacuteseo y en gene-
ral el modelo sirve para establecer puntos
de partida para el estudio de los agentes
farmacoloacutegicos en humanos [101] El mo-
delo experimental de OP inducida por go-
nadectomiacutea en roedores ha sido amplia-
mente utilizado para el estudio de los agen-
tes antiosteoporoacuteticos tanto en animales
macho como hembras Ademaacutes de tener
muchas ventajas teacutecnicas para poder lle-
varlo a cabo es importante resentildear que la
obtencioacuten de material oacuteseo para la realiza-
cioacuten de test biomecaacutenicos y estudios de
microarquitectura mediante μCT ya que es
posible estudiar los efectos de los faacutermacos
a un nivel maacutes profundo obviando los con-
flictos eacuteticos o metodoloacutegicos que surgen
en los estudios que se realizan en huma-
nos [102]
A la hora de documentar la discu-
sioacuten de los resultados del estudio nos plan-
teamos dos tareas comparar nuestros re-
sultados con otros obtenidos en estudios
similares e identificar las caracteriacutesticas
fundamentales del mecanismo de accioacuten
del faacutermaco que puedan ayudar para el
disentildeo de estudios posteriores Al revisar la
literatura publicada que hace referencia a
estudios precliacutenicos realizados en roedores
para valorar los efectos de los osteoforma-
dores observamos que existe una falta de
uniformidad en los disentildeos habieacutendose
empleado animales de distintas razas se-
xos y edades ademaacutes de diferentes frag-
mentos de PTH con distinta potencia y do-
sis y duraciones de los tratamientos dife-
rentes lo que genera una gran heteroge-
neidad y hace difiacutecil comparar estudios A
pesar de ello hemos analizado las diferen-
cias y similitudes de los estudios similares
recientemente publicados con nuestro tra-
bajo pasando a continuacioacuten a resumirlas
Dado que la mayoriacutea de los estu-
dios disentildeados en modelos animales de
OP se han realizado en hembras ovariec-
tomizadas y que nosotros planeamos reali-
zar un estudio exclusivamente en machos
resulta interesante comparar los efectos de
la orquidectomiacutea (OQX) y la ovariectomiacutea
(OVX) en el hueso de los animales Esta
uacuteltima ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis y un aumento del
nuacutemero de osteoclastos sugiriendo que los
estroacutegenos protegen predominantemente
este tipo de hueso inhibiendo el recluta-
miento de los osteoclastos La OQX tam-
84 Discusioacuten
Figura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 17 Equivalencia entre la edad de los humanos y la edad de las ratasFigura 61 Equivalencias de edad entre ratas y humanos
bieacuten ocasiona una disminucioacuten del aacuterea
trabecular en la metaacutefisis con incremento
del nuacutemero de osteoclastos pero adicio-
nalmente se reduce la formacioacuten perioacutestica
en el hueso cortical Por tanto la aparicioacuten
de efectos negativos sobre el hueso cortical
es la principal diferencia en la fisiopatogeacute-
nesis de la osteopenia inducida por la go-
nadectomiacutea en machos y la que ocurre en
las hembras por la misma causa [103]
Por lo que respecta a la edad de
los animales en el momento de la castra-
cioacuten la mayoriacutea de los estudios han em-
pleado animales joacutevenes (menores de 6
meses) con tasas de remodelado eleva-
das Sin embargo el modelo que emplea
ratas macho adultas realizando la OQX a
los 6 meses de vida (Figura 61) representa
condiciones maacutes cercanas a la peacuterdida
oacutesea que ocurre en humanos por lo que
seriacutea maacutes adecuado para evaluar el efecto
de los faacutermacos [104] y es por tanto el que
elegimos para esta tesis
De manera similar a otros autores
pudimos comprobar que la deprivacioacuten an-
drogeacutenica inducida por OQX en ratas Wis-
tar adultas ocasiona osteopenia a las po-
cas semanas de la cirugiacutea por lo que esta-
blecimos la duracioacuten maacutexima del tiempo sin
tratamiento desde la gonadectomiacutea en 3
meses Igualmente se ha descrito que la
OQX produce cambios en la composicioacuten
corporal de distintas razas de roedores
(incluyeacutendose ratas Wistar) a expensas
principalmente de la peacuterdida de masa oacutesea
cambios en la distribucioacuten de la grasa y
disminucioacuten de la masa muscular [105
106] Nosotros observamos una disminu-
cioacuten de un 13 del peso en nuestras ratas
OQX frente a los controles a los 12 meses
que se recuperoacute parcialmente pero de for-
ma significativa en el grupo de animales
tratados durante 3 meses con 10 μgKgdiacutea
de PTH (1-84) Aunque el estudio no esta-
ba disentildeado para saber en queacute proporcioacuten
contribuiacutea la peacuterdida de masa oacutesea a la
peacuterdida de peso que identificamos en nues-
tros animales la recuperacioacuten parcial del
mismo con la administracioacuten de PTH nos
hace pensar la destruccioacuten del tejido oacuteseo
contribuye en gran medida a la peacuterdida
ponderal hallada
En relacioacuten a la potencia y efectos
de los distintos peacuteptidos osteoformadores
la mayoriacutea de los estudios realizados han
empleado teriparatida que ha demostrado
aumentar la masa oacutesea en roedores joacuteve-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
85
nes de ambos sexos tras la gonadectomiacutea
[107108] Tezval y cols [109] estudiaron el
efecto de 4 gKg de teriparatida adminis-
trados diariamente durante 5 semanas en
ratones SpraguendashDawley adultos a las 12
semanas de la OQX y Montero y cols
[103] trataron ratas macho Wistar adultas
con 4 gKg de teriparatidadiacutea durante 10
semanas iniciando el tratamiento a las 24
semanas de la castracioacuten En ambos ca-
sos teriparatida fue capaz de mejorar la
peacuterdida de masa oacutesea inducida por el hipo-
gonadismo en la regioacuten trocanteacuterica Por
otro lado en un modelo de rata OVX tras
12 meses de tratamiento con PTH (1-84)
se mostroacute un incremento de la DMO de la
veacutertebra lumbar de maacutes de 4 veces frente a
la que presentaba el animal osteoporoacutetico
[110] Asimismo se han realizado estudios
que comparan el efecto de los dos peacutepti-
dos teriparatida y PTH (1-84) en ratas
OVX sin encontrarse diferencias en cuanto
al efecto bioloacutegico demostrado por ambos
faacutermacos [111-113] Este hecho nos puede
llevar a pensar que los efectos de PTH (1-
84) y teriparatida son comparables en la
OP inducida en hembras OVX sin embargo
en nuestra revisioacuten bibliograacutefica no encon-
tramos estudios publicados que des-
cribiesen el efecto de la administracioacuten de
la hormona paratiroidea completa (PTH 1-
84) en situaciones de deplecioacuten androgeacute-
nica y ese fue el motivo de plantear esta
hipoacutetesis para nuestro trabajo
El uacuteltimo elemento a decidir en el
disentildeo del estudio fue seleccionar la dosis
adecuada de PTH (1-84) para el experi-
mento Para ello tuvimos en cuenta que la
dosis de PTH (1-84) fuera equipotente a las
dosis administradas en los estudios de teri-
paratida Decidimos igualmente utilizar una
segunda dosis para poder evaluar la exis-
tencia de un efecto dosis-respuesta Con
estas consideraciones el laboratorio fabri-
cante del medicamento recomendoacute utilizar
las dosis de 10 y 50 gKgdiacutea que equiva-
len en base molar a una dosis de entre 5 y
25 gKgdiacutea de teriparatida Como hemos
comentado la dosis maacutes baja (10
gKgdiacutea) se corresponde con la dosis
maacutes frecuentemente utilizada en los estu-
dios de teriparatida (4 gKgdiacutea) Esta do-
sis se ha considerado segura al no generar
cambios patoloacutegicos proliferativos en el
hueso al utilizarse durante 2 antildeos en ratas
Fisher 344 macho de 9-11 meses [114]
Asimismo la dosis de 10 gKg de PTH (1-
84) genera una exposicioacuten sisteacutemica a PTH
46 veces superior de la que se obtiene con
la dosis cliacutenica utilizada en pacientes (100
g) lo que proporciona un amplio margen
de seguridad en cuanto a la seleccioacuten de la
dosis para estudios en humanos [115] Por
los motivos ya comentados tambieacuten em-
pleamos una dosis maacutes alta en nuestro es-
tudio (50 μgKgdiacutea) En cuanto a la dura-
cioacuten total del tratamiento en nuestro mode-
lo se limitoacute a 12 semanas siendo eacutesta la
86 Discusioacuten
duracioacuten equivalente del tratamiento con
peacuteptidos osteoformadores en humanos (18-
24 meses) ya que es conocido que la apa-
ricioacuten de cambios proliferativos descritos
con el uso de peacuteptidos de PTH en hueso se
relacionan con la dosis empleada pero
tambieacuten con la duracioacuten del tratamiento
En cuanto a los hallazgos maacutes re-
levantes de la accioacuten de PTH (1-84) en es-
te modelo de osteopenia en ratas es in-
teresante resentildear que detectamos un 13
de peacuterdida de la DMO medida por DXA en
hueso femoral en el animal OQX respecto
del control SHAM a las 24 semanas de la
cirugiacutea cifra similar a la descrita en mode-
los de osteoporosis post-OVX [105] Asi-
mismo pudimos comprobar que los anima-
les OQX presentaron una disminucioacuten del
BVTV a expensas de la disminucioacuten del
nuacutemero de trabeacuteculas y el aumento de se-
paracioacuten entre ellas en la porcioacuten proximal
del feacutemur Este resultado es similar al en-
contrado por otros autores en estudios que
utilizan el mismo modelo [104] indicando
que la falta de testosterona genera una
disminucioacuten de la masa oacutesea asociada una
peacuterdida de la estructura del hueso esponjo-
so que se caracteriza por la desaparicioacuten
porcentual de trabeacuteculas y el adelgaza-
miento de las mismas En cuanto a la mi-
croarquitectura del hueso cortical la OQX
no generoacute cambios en el aacuterea cortical
transversal media pero siacute en el momento
polar de inercia medio frente al grupo con-
trol Se ha descrito que los efectos de la
gonadectomiacutea sobre el compartimento cor-
tical son maacutes tardiacuteos y menos profundos
que sobre el hueso trabecular lo que com-
probamos en nuestro modelo
Utilizamos teacutecnicas de DXA y QCT
para realizar el anaacutelisis de los cambios en
masa y microarquitectura oacutesea Tambieacuten
realizamos el anaacutelisis biomecaacutenico para
valorar la respuesta a la tensioacuten y a la car-
ga para lo que nos focalizamos princi-
palmente en el feacutemur proximal que con-
tiene cantidades sustanciales de hueso
trabecular y cortical En cuanto a los cam-
bios en la masa oacutesea la dosis baja de PTH
(1-84) generoacute cambios positivos en la recu-
peracioacuten de la DMO en veacutertebra y feacutemur
distal siendo la dosis alta la que consiguioacute
restablecer la peacuterdida de DMO ocasionada
por la OQX de manera similar a lo que se
ha descrito en el caso de las hembras OVX
tratadas con PTH (1-84) y con teriparatida
Los valores de las variables micro-
estructurales fueron concordantes con los
cambios obtenidos en la densitometriacutea
oacutesea La dosis alta de PTH (1-84) revirtioacute
totalmente los cambios ocurridos por la
OQX observaacutendose valores similares en
las variables BVTV TbSp y TbN a los
que se obtuvieron de las muestras de las
ratas del grupo La dosis baja de PTH (1-
84) restablecioacute el valor de BVTV con una
tendencia positiva en los paraacutemetros TbSp
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
87
y TbN aunque no estadiacutesticamente signi-
ficativa Audran y cols [116] estudiaron la
relacioacuten entre los valores microestructura-
les obtenidos de la regioacuten proximal de la
tibia de ratas Wistar OQX y los compararon
con los valores histomorfomeacutetricos obteni-
dos mediante biopsia oacutesea transiliacuteaca en
varones con osteopenia lumbar inducida
por glucocorticoides y osteoporosis prima-
ria Sus resultados afirman que la microar-
quitectura oacutesea trabecular es un determi-
nante mayor independiente de la fractura
vertebral en varones con osteoporosis por
lo que la reversibilidad del deterioro de los
valores histomorfomeacutetricos que hemos de-
mostrado en nuestro estudio al utilizar la
dosis alta de PTH (1-84) nos indica que el
medicamento puede ser uacutetil en el trata-
miento de la osteoporosis del varoacuten aun-
que por supuesto seriacutean necesarios estu-
dios en humanos para poder confirmar esta
hipoacutetesis
Las propiedades estructurales del
hueso cortical maacutes comuacutenmente emplea-
das como variables subrogadas para de-
terminar su competencia mecaacutenica inclu-
yen el grosor cortical el aacuterea cortical trans-
versal y el momento de inercia En nuestro
estudio el aacuterea cortical transversal media
fue superior con las dos dosis de PTH (1-
84) frente al grupo SHAM lo que se puede
explicar por mecanismo de accioacuten de los
peacuteptidos anaboacutelicos sobre el hueso cortical
como ya se ha descrito anteriormente En
cuanto al momento polar de inercia que es
un paraacutemetro microestructural que predice
la capacidad del hueso de resistir a la tor-
sioacuten fue restablecido en nuestro estudio
con ambas dosis de PTH (1-84) a los valo-
res que presentaron los animales del grupo
SHAM lo que indica que el engrosamiento
cortical generado por PTH (1-84) puede
contribuir a mejorar su resistencia Por uacutel-
timo los resultados obtenidos en el test
biomecaacutenico fueron consistentes con el
resto de resultados anteriormente comen-
tados esto es que el tratamiento con am-
bas dosis de PTH (1-84) revirtioacute los efectos
deleteacutereos producidos por la OQX en varias
de las propiedades extriacutensecas (fuerza maacute-
xima rigidez y trabajo de rotura) de los feacute-
mures A pesar de que la OQX no produjo
diferencias en las propiedades intriacutensecas
frente al grupo control sano la dosis alta de
PTH (1-84) mejoroacute los paraacutemetros moacutedulo
de Young aparente y tensioacuten maacutexima
comparado con todos los demaacutes grupos
El primero corresponde al comportamiento
elaacutestico del tejido estudiado y al igual que
el segundo aumenta al aumentar la resis-
tencia oacutesea frente a la carga En nuestro
estudio pudimos demostrar que el trata-
miento con PTH (1-84) mejora las propie-
dades biomecaacutenicas que explican el com-
portamiento del hueso frente a la carga y
tensioacuten a diferencia del estudio realizado
por Montero y cols anteriormente mencio-
nado [103] en el que se realizaron test
88 Discusioacuten
biomecaacutenicos de torsioacuten en el feacutemur de
ratas OQX tratadas durante 72 diacuteas con
una dosis de 4 μgKgdiacutea de teriparatida
sin hallarse cambios en ninguno de los pa-
raacutemetros biomecaacutenicos frente al grupo
OQX y al grupo control Las diferencias
entre los resultados del estudio de nuestros
colegas y los de este trabajo podriacutean estar
relacionadas con el empleo de una metodo-
logiacutea diferente para la realizacioacuten de las
pruebas biomecaacutenicas que posiblemente
en nuestro caso (al aplicar test de flexioacuten)
ha resultado ser maacutes sensible en la deter-
minacioacuten de los cambios en la resistencia
oacutesea inducidos por el tratamiento
Para medir la actividad osteoclaacutesti-
ca elegimos como marcador de resorcioacuten
oacutesea el cociente CTXTRAP 5b en lugar de
cada uno de dichos marcadores por sepa-
rado A continuacioacuten explicamos la justifi-
cacioacuten de uso de este cociente en un es-
tudio de Rissanen y cols realizado en 2008
[117] se demuestra que la TRAP 5b libera-
da al medio es un buen indicador del nuacuteme-
ro de osteoclastos y los niveles de CTX lo
son de la actividad resortiva de dichos os-
teoclastos Cuando aumenta mucho la re-
sorcioacuten la actividad de los osteoclastos
estaacute muy incrementada pero al ir quedan-
do menos hueso el nuacutemero absoluto de
osteoclastos desciende La manera maacutes
real de calcular la actividad osteoclaacutestica se
obtiene dividiendo la actividad de los os-
teoclastos (reflejada por el marcador CTX)
por su nuacutemero total (identificado mediante
el marcador TRAP 5b) De modo que el
marcador ideal para medir la resorcioacuten
oacutesea en caso de peacuterdidas oacuteseas intensas
seraacute el cociente CTXTRAP 5b y por ello
se ha expresado asiacute el grado de resorcioacuten
oacutesea en esta tesis En el presente trabajo
encontramos una elevacioacuten el cociente
CTXTRAP 5b en ratas OQX a los 3 meses
de la cirugiacutea sin embargo los valores de
BGP no mostraron diferencias significativas
en los animales OQX frente a los controles
La OQX produce un incremento general del
remodelado oacuteseo como ha sido descrito
por otros autores [118] que encontraron un
aumento de la BGP seacuterica y de la desoxipi-
ridinolina en determinaciones realizadas a
las 2 semanas tras la OQX mantenieacutendose
elevadas durante 9 meses en ratas Fischer
de 13 meses de edad Nosotros encontra-
mos un aumento el cociente CTXTRAP 5b
pero no de la BGP Esto puede deberse a
que lo que han determinado otros autores
es un aumento transitorio de este marca-
dor que ya no seriacutea detectable 3 meses
despueacutes de la cirugiacutea hecho que ha sido
descrito por Vanderschueren et al que
observan en ratas Wistar de 6 meses de
edad (similares a las nuestras) un incre-
mento transitorio de los niveles seacutericos de
TRAP 5b 7 diacuteas tras la OQX pero que
vuelven a la normalidad 1 mes despueacutes
[119] Otros autores encuentran tambieacuten
un aumento transitorio del remodelado
oacuteseo al mes de realizar la OQX recupe-
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Discusioacuten
89
rando valores normales 4 meses despueacutes
[120]
La dosis alta de PTH (1-84) demos-
troacute incrementos significativos de BGP por
encima de los valores medios que presen-
taba el grupo SHAM con lo que los cam-
bios ocurridos en la masa oacutesea y en los
paraacutemetros histomorfomeacutetricos y biomecaacute-
nicos podriacutean relacionarse con los efectos
anaboacutelicos del faacutermaco El iacutendice de resor-
cioacuten se mantuvo en niveles elevados en las
ratas OQX indicando la presencia de re-
sorcioacuten oacutesea en este grupo siendo estos
valores estadiacutesticamente significativos fren-
te al grupo SHAM Dichos valores elevados
en el grupo OQX se mantuvieron sin dife-
rencias en los grupos tratados con las dos
dosis de PTH (1-84) lo que indica la exis-
tencia de un efecto pro-resortivo limitado
del faacutermaco En resumen los datos obteni-
dos sobre los marcadores de formacioacuten y
resorcioacuten oacutesea en relacioacuten al efecto de am-
bas dosis de PTH (1-84) son consistentes
con los resultados publicados en la literatu-
ra revisada [68 69 70]
Aunque este estudio proporciona
informacioacuten novedosa sobre el efecto de
PTH (1-84) en un modelo experimental en
rata macho existen limitaciones evidentes
a la hora de extrapolar los resultados a los
humanos A pesar de ello creemos que
este modelo experimental nos permite es-
tablecer las bases farmacoloacutegicas del estu-
dio de los efectos de PTH (1-84) en la OP
masculina lo que resulta imprescindible
antes de llevar a cabo estudios cliacutenicos pa-
ra valorar dichos efectos en pacientes va-
rones Dado que teriparatida estaacute indicada
en el tratamiento de la osteoporosis prima-
ria del varoacuten quizaacutes seriacutea interesante dise-
ntildear estudios head-to-head que valoren
comparativamente la eficacia y seguridad
de PTH (1-84) frente a teriparatida en esta
poblacioacuten de pacientes
CONCLUSIONES
Efecto de PTH (1-84) en un modelo animal de OP del varoacuten Conclusiones
93
6 Conclusiones
Nordm 1 La deprivacioacuten androgeacutenica generoacute una peacuterdida de peso significativa dismi-
nucioacuten relevante de masa oacutesea femoral y lumbar desestructuracioacuten del hueso tra-
becular con alteracioacuten de las propiedades biomecaacutenicas oacuteseas asociados a un
aumento significativo de la resorcioacuten oacutesea en nuestras ratas Wistar orquidectomi-
zadas
Nordm2 PTH (1-84) demostroacute efectos positivos sobre los valores de masa oacutesea pa-
raacutemetros microestructurales del hueso cortical y trabecular y variables biomecaacuteni-
cas La dosis alta revirtioacute el efecto negativo sobre la masa y la calidad oacutesea que
originoacute la deprivacioacuten androgeacutenica retornando los valores de DMO y variables his-
tomorfomeacutetricas a cifras similares a las que presentaban los controles sanos
Ademaacutes sus efectos sobre algunas variables biomecaacutenicas extriacutensecas e intriacutense-
cas y sobre los marcadores de formacioacuten oacutesea superaron los valores que habiacutea
mostrado el grupo control no osteopeacutenico
Nordm3 PTH (1-84) demostroacute un efecto dosis respuesta en nuestro modelo tal y como
se ha descrito en estudios anteriores La dosis baja empleada en nuestro estudio
(equipotente a la utilizada por teriparatida en estudios animales) mejoroacute las varia-
bles de calidad y masa oacutesea en comparacioacuten con las que mostraban los animales
orquidectomizados
Nordm4 Este es el primer estudio en el que se muestra el efecto de PTH (1-84) en un
modelo experimental de OP del varoacuten Los resultados de los valores de los marca-
dores de remodelado oacuteseo DMO microarquitectura trabecular y cortical y tests
biomecaacutenicos son concordantes con el mecanismo de accioacuten del faacutermaco
Nordm5 Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con los resultados
obtenidos por teriparatida en modelos similares y son un punto de partida para
identificar la dosis diana a emplear en estudios cliacutenicos sin embargo es necesario
realizar estudios en pacientes que confirmen los beneficios de PTH (1-84) en la OP
del varoacuten
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- Portada
- Agradecimientos
- Abreviaturas
- INDICE
- 1 Introduccioacuten
- 2 Objetivos
- 3 Materiales y Meacutetodos
- 4 Resultados
- 5 Discusioacuten
- 6 Conclusiones
- 7 Bibliografiacutea
-