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Tejido adiposo de la médula ósea

Los adipocitos de la médula ósea se derivan de la diferenciación de células madre mesenquimales (MSC).

El tejido adiposo de la médula ósea ( BMAT ), a veces denominado tejido adiposo de la médula ósea ( MAT ), es un tipo de depósito de grasa en la médula ósea . Aumenta en estados de baja densidad ósea: osteoporosis , [1] [2] anorexia nerviosa / restricción calórica , [3] [4] pérdida de peso esquelética como la que ocurre en los viajes espaciales , [5] [6] y antidiabetes . terapias. [7] BMAT disminuye en anemia, leucemia e insuficiencia cardíaca hipertensiva; en respuesta a hormonas como el estrógeno, la leptina y la hormona del crecimiento; con pérdida de peso inducida por ejercicio o cirugía bariátrica; en respuesta a la exposición crónica al frío; y en respuesta a agentes farmacológicos como bifosfonatos, teriparatida y metformina. [8]

Anatomía

Los adipocitos de la médula ósea (BMAd) [9] se originan a partir de progenitores de células madre mesenquimales (MSC) que también dan lugar a osteoblastos , entre otros tipos de células. [10] Por lo tanto, se cree que BMAT resulta de la diferenciación preferencial de MSC en el linaje de adipocitos , en lugar de osteoblastos, en el contexto de la osteoporosis. [11] Dado que BMAT aumenta en el contexto de la obesidad [12] [13] [14] y se suprime con el ejercicio de resistencia, [15] [12] [16] [17] o la vibración , [18] es probable que La fisiología de BMAT, en el contexto de entrada/ejercicio mecánico, se aproxima a la del tejido adiposo blanco (WAT).

Fisiología

Regulación del ejercicio

El primer estudio que demostró la regulación del ejercicio de BMAT en roedores se publicó en 2014; [12] Ahora, la regulación del ejercicio de BMAT se ha confirmado en un ser humano, [19] añadiendo importancia clínica. Varios estudios demostraron una reducción del BMAT durante el ejercicio que se produce junto con un aumento en la cantidad de hueso. [17] [15] [16] [20] Dado que el ejercicio aumenta la cantidad de hueso, reduce el BMAT y aumenta la expresión de los marcadores de oxidación de ácidos grasos en el hueso, se cree que el BMAT proporciona el combustible necesario para la formación o el anabolismo óseo inducido por el ejercicio . [16] Una excepción notable ocurre en el contexto de la restricción calórica: la supresión del BMAT por ejercicio no produce un aumento en la formación ósea e incluso parece causar pérdida ósea. [4] [21] [20] De hecho, la disponibilidad de energía parece ser un factor en la capacidad del ejercicio para regular BMAT. [4] Otra excepción ocurre en la lipodistrofia , una condición con reservas adiposas generales reducidas : el anabolismo inducido por el ejercicio es posible, incluso con reservas mínimas de BMAT. [22]

Relaciones con otros tipos de grasas

Se ha informado que BMAT tiene cualidades de grasa blanca y marrón . [23] Sin embargo, estudios funcionales y ómicos más recientes han demostrado que BMAT es un depósito adiposo único que es molecular y funcionalmente distinto de WAT o BAT. [24] [25] [26] [27] La ​​grasa blanca subcutánea contiene un exceso de energía, lo que indica una clara ventaja evolutiva en tiempos de escasez. WAT es también la fuente de adipocinas y marcadores inflamatorios que tienen efectos tanto positivos (p. ej., adiponectina ) [28] como negativos [29] sobre criterios de valoración metabólicos y cardiovasculares. La grasa abdominal visceral (IVA) es un tipo distinto de WAT que está "proporcionalmente asociado con morbilidad metabólica y cardiovascular negativa", [30] regenera el cortisol, [31] y recientemente se ha relacionado con una disminución de la formación ósea [32] [33] . Los tipos de WAT se diferencian sustancialmente del tejido adiposo marrón (BAT) en un grupo de proteínas que ayudan al papel termogénico del BAT . [34] BMAT, por su "ubicación específica en la médula y su origen de adipocitos de al menos LepR + MSC de médula ósea, se separa del almacenamiento de grasa no ósea mediante una mayor expresión de factores de transcripción ósea", [35] y probablemente indica un fenotipo de grasa diferente. . [36] Recientemente, se observó que BMAT "produce una mayor proporción de adiponectina (una adipocina asociada con un metabolismo mejorado) que WAT ", [37] lo que sugiere una función endocrina para este depósito, similar, pero diferente, a la de WAT .

Impacto en la salud ósea

BMAT aumenta en estados de fragilidad ósea. Se cree que BMAT es el resultado de la diferenciación preferencial de MSC en un adipocito, en lugar de un linaje de osteoblastos en la osteoporosis [11] [20] basándose en la relación inversa entre el hueso y BMAT en estados osteoporóticos con huesos frágiles. Se observa un aumento en BMAT en los estudios clínicos de osteoporosis medidos mediante espectroscopia de resonancia magnética. [38] [39] [40] La terapia con estrógenos en la osteoporosis posmenopáusica reduce el BMAT. [41] Las terapias antirresortivas como risedronato o zoledronato también disminuyen la BMAT al tiempo que aumentan la densidad ósea, lo que respalda una relación inversa entre la cantidad de hueso y la BMAT. Durante el envejecimiento, la cantidad de hueso disminuye [42] [43] y la grasa se redistribuye desde los sitios subcutáneos a los ectópicos, como la médula ósea , el músculo y el hígado. [44] El envejecimiento se asocia con un menor sesgo osteogénico y mayor adipogénico de las MSC. [45] Este sesgo relacionado con el envejecimiento de las MSC lejos del linaje de osteoblastos puede representar una mayor expresión basal de PPARγ [46] o una disminución de Wnt10b. [47] [48] [49] Por lo tanto, se cree que la fragilidad ósea, la osteoporosis y las fracturas osteoporóticas están relacionadas con mecanismos que promueven la acumulación de BMAT. [ cita necesaria ]

Mantenimiento de células madre hematopoyéticas.

Los BMAd secretan factores que promueven la renovación de HSC en la mayoría de los huesos. [50]

Las células hematopoyéticas (también conocidas como células sanguíneas) residen en la médula ósea junto con los BMAd. Estas células hematopoyéticas se derivan de células madre hematopoyéticas (HSC) que dan origen a diversas células: células de la sangre, del sistema inmunológico, así como células que descomponen los huesos ( osteoclastos ). La renovación de las HSC se produce en el nicho de las células madre de la médula , un microambiente que contiene células y factores secretados que promueven la renovación y diferenciación adecuadas de las HSC. El estudio del nicho de las células madre es relevante para el campo de la oncología con el fin de mejorar la terapia para múltiples cánceres hematológicos . Como estos cánceres suelen tratarse con trasplante de médula ósea , existe interés en mejorar la renovación de las HSC. [ cita necesaria ]

Medición

Para comprender la fisiología de BMAT, se han aplicado varios métodos analíticos. Los BMAd son difíciles de aislar y cuantificar porque están intercalados con elementos óseos y hematopoyéticos . Hasta hace poco, las mediciones cualitativas de BMAT se han basado en la histología ósea , [51] [52] que está sujeta a un sesgo de selección del sitio y no puede cuantificar adecuadamente el volumen de grasa en la médula. Sin embargo, las técnicas histológicas y la fijación hacen posible la visualización de BMAT, la cuantificación del tamaño de BMAd y la asociación de BMAT con el endostio circundante , el medio celular y los factores secretados. [53] [54] [55]

Los avances recientes en la identificación de marcadores intracelulares y de superficie celular y en los análisis unicelulares condujeron a una mayor resolución y una cuantificación ex vivo de alto rendimiento . La cuantificación por citometría de flujo se puede utilizar para purificar los adipocitos de la fracción vascular estromal de la mayoría de los depósitos de grasa. [56] Las primeras investigaciones con dicha maquinaria citaron que los adipocitos eran demasiado grandes y frágiles para la purificación basada en citómetros, lo que los hacía susceptibles a la lisis; sin embargo, se han logrado avances recientes para mitigar esto; [57] sin embargo, esta metodología continúa planteando desafíos técnicos [58] y es inaccesible para gran parte de la comunidad investigadora.

Para mejorar la cuantificación de BMAT, se han desarrollado nuevas técnicas de imagen como medio para visualizar y cuantificar BMAT. Aunque la espectroscopia de resonancia magnética de protones (1H-MRS) se ha utilizado con éxito para cuantificar BMAT vertebral en humanos, [59] es difícil emplearla en animales de laboratorio. [60] La resonancia magnética (MRI) proporciona una evaluación BMAT en el esqueleto vertebral [61] junto con mediciones de densidad de la médula ósea basadas en μCT . [62] Recientemente se desarrolló un método volumétrico para identificar, cuantificar y localizar BMAT en huesos de roedores, que requiere tinción de huesos con osmio e imágenes μCT , [63] seguido de un análisis de imágenes avanzado del volumen de lípidos unidos a osmio (en mm 3 ). en relación con el volumen óseo. [12] [16] [15] Esta técnica proporciona cuantificación y visualización reproducibles de BMAT, lo que permite cuantificar consistentemente los cambios en BMAT con dieta, ejercicio y agentes que limitan la asignación del linaje precursor. Aunque el método del osmio es cuantitativamente preciso, el osmio es tóxico y no se puede comparar entre experimentos por lotes. Recientemente, los investigadores desarrollaron y validaron [16] una técnica de escáner de resonancia magnética de 9,4 T que permite la localización y cuantificación volumétrica (3D) que se puede comparar entre experimentos, como en [4] .

Varios estudios también han analizado la función BMAT in vivo mediante tomografía por emisión de positrones - tomografía computarizada (PET-CT) combinada con el trazador 18F-fluorodesoxiglucosa (FDG). Esto permite cuantificar la absorción de glucosa, una medida de la actividad metabólica, en organismos vivos, incluidos los humanos. Dos estudios recientes encontraron que, a diferencia del tejido adiposo marrón, BMAT no aumenta la absorción de glucosa en respuesta a la exposición al frío, lo que demuestra que BMAT es funcionalmente distinto de BAT. [24] [64] Aún no se ha determinado el alcance total del impacto de BMAT en la homeostasis metabólica sistémica.

Sociedades científicas

La Sociedad Internacional de Adiposidad de la Médula Ósea (BMAS)

Debido al creciente interés en BMAT por parte de investigadores y médicos, en 2018 se fundó la Sociedad Internacional de Adiposidad de la Médula Ósea (BMAS). [65] El trabajo para construir la sociedad comenzó en Lille, Francia, en 2015, cuando se celebró la primera Reunión Internacional sobre Adiposidad de la Médula Ósea (BMA2015). La reunión fue un gran éxito y dio lugar a una segunda reunión internacional (BMA2016) en agosto de 2016 celebrada en Rotterdam, Países Bajos. Ambas reuniones fueron un éxito porque por primera vez reunieron a científicos y médicos de diferentes orígenes (metabolismo óseo, cáncer, obesidad y diabetes) para compartir ideas y avanzar en la investigación y la comprensión del papel pato/fisiológico de los BMAd. .

Logotipo de la Sociedad Internacional de Adiposidad de la Médula Ósea
Logotipo de la Sociedad Internacional de Adiposidad de la Médula Ósea

Este éxito llevó a una red de investigadores a discutir la formación de una nueva sociedad, centrándose en la adiposidad de la médula ósea (BMA). Esta red trabajó en conjunto en 2016-2017 para sentar las bases de esta sociedad, lo que luego se discutió más a fondo durante la tercera reunión internacional celebrada en Lausana, Suiza en 2017 (BMA2017). Los estatutos se firmaron posteriormente en el cuarto encuentro internacional, celebrado también en 2018 en Lille (BMA2018). Como se analiza en la siguiente sección, desde entonces ha habido tres reuniones internacionales más, celebradas en Odense, Dinamarca en 2019 (BMA2019), virtualmente en 2020 (BMA2020) y en Atenas, Grecia en 2022 (BMA2022). La primera Escuela de Verano BMAS se llevó a cabo virtualmente en el verano de 2021.

Desde su fundación, los grupos de trabajo de BMAS han publicado tres artículos de posición relacionados con la nomenclatura, [9] metodologías [66] y biobancos para la investigación de BMA. [67] Estos grupos de trabajo permanecen activos, y otros grupos de trabajo también se centran en cuestiones clínicas y traslacionales, la participación pública y los investigadores jóvenes (Next Generation BMAS).

Reuniones BMAS

Sociedad Estadounidense de Investigación de Huesos y Minerales

ASBMR ha publicado cientos de presentaciones y artículos sobre BMAT presentados en las reuniones anuales de ASBMR, The Journal of Bone and Mineral Research (JBMR), JBMRPlus y Primer on the Metabolic Bone Diseases and Disorders of Mineral Metabolism.

Sociedad Endocrina

La sociedad endocrina presenta muchas presentaciones y artículos sobre BMAT.

Referencias

 Este artículo incorpora texto de Gabriel M. Pagnotti y Maya Styner disponible bajo la licencia CC BY 4.0.

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