Implicación de los mecanismos epigenéticos en enfermedades esqueléticas prevalentes
- Autores: Jesús Delgado Calle
- Directores de la Tesis: José Antonio Riancho Moral (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Dolores Delgado Villar (presid.), Marta Martín Millán (secret.), Miguel Ángel García Pérez (voc.), César Trigueros Fernández (voc.), Nathalie Roche (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El hueso es un tejido conectivo especializado, formado por una matriz extracelular calcificada, en la que algunas células aparecen embebidas. Además de proporcionar el apoyo interno para el cuerpo y la protección de órganos vitales, os también tienen un papel relevante en el metabolismo, especialmente en la homeostasis mineral. Lejos de ser un tejido inerte, este órgano es renovado y esculpido continuamente a lo largo de la vida, por dos procesos conocidos como remodelación ósea y el modelado adaptativo.
La remodelación ósea es un proceso multicelular que requiere de la actuación cíclica, secuencial y de forma equilibrada de los osteoclastos, responsables de la resorción ósea y de los osteoblastos, implicados en la formación de hueso. Tanto la formación ósea y la resorción ósea son procesos acompañados de profundos cambios en la expresión de determinados genes responsables de la diferenciación de los precursores osteoblásticos y osteoclásticos, y que finalmente regulan la actividad de las células óseas maduras. Además, las alteraciones en estos procesos tienen un impacto directo en la homeostasis del tejido óseo, ya sea provocando una pérdida de masa ósea, como ocurre en los pacientes con osteoporosis, o contribuyendo a aumentar la densidad ósea, como se observa en pacientes con artrosis.
Los mecanismos que regulan la diferenciación celular y la actividad de los fenotipos maduros ni han sido totalmente identificados. La evidencia acumulada durante las últimas 2 décadas muestra que los mecanismos epigenéticos están involucrados en la progresión de la diferenciación celular, así como en la regulación de la expresión génica específica de cada tejido. Específicamente, la metilación del ADN tiende a bloquear la expresión de genes. Así, el objetivo de este estudio fue explorar la hipótesis de que la metilación del ADN juega un papel importante en la diferenciación y actividad de las células óseas, tanto en condiciones normales y como en condiciones patológicas.
En el estudio se identificaron islas CpG en las secuencias potencialmente reguladoras de los genes ALPL, SOST, RANKL y OPG. La metilación del ADN en estas áreas se correlacionó negativamente con la expresión de estos genes en distintos tipos celulares, incluyendo células esqueléticas y no esqueléticas, lo que sugiere que la metilación influye negativamente en la transcripción de los genes de estudio. Apoyando este concepto, la desmetilación in vitro de estas regiones CpG promovió un marcado aumento en los niveles transcripcionales, y consecuentemente en la síntesis de proteínas. A su vez, en la metilación in vitro de estas zonas ricas en CpG condujo a una marcada inhibición de la actividad promotora, presumiblemente dificultando la unión de factores de transcripción esenciales a sus secuencias diana. Curiosamente, la metilación de dinucleótidos CpG también estuvo implicada en la diferenciación de los osteoblastos a osteocitos, silenciando la expresión ALPL en estos últimos, así como la transcripción de SOST en los osteoblastos. Sin embargo, no encontramos evidencias de que diferencias en la metilación del ADN explicarán la expresión anormal de los genes RANKL y SOST que se observa en el hueso osteoporótico. Del mismo modo, la metilación del ADN tampoco pareció estar involucrada en la modulación de los niveles de SOST en respuesta a estimulación mecánica.
En conjunto, estos resultados apoyan la idea de que la metilación del ADN en las islas CpG localizadas en los promotores proximales de los genes ALPL, RANKL, SOST y OPG tiene una influencia negativa en la transcripción de genes. Del mismo modo, nuestros resultados demuestran que cambios en los niveles de metilación del ADN caracterizan la transición de osteoblastos a osteocitos Por otro lado, la inducción de la expresión SOST por la desmetilación de su promotor representa un nuevo enfoque para establecer sistemas experimentales que permitan estudiar más a fondo los mecanismos que regulan la síntesis esclerostina en seres humanos. Como una prueba de concepto, usando este sistema hemos conseguido demostrar los efectos de las BMPs y de la carga mecánica sobre los niveles de esclerostina en células osteoblásticas humanas.
