Προκλινική έρευνα στο οστικό µεταβολισµό

Transcript

1 Προκλινική έρευνα στο οστικό µεταβολισµό Μαρία Π. Γιαβροπούλου Ενδοκρινολόγος Επιµελήτρια ΕΣΥ Τµήµα Κλινικής και Μοριακής Ενδοκρινολογίας Ά Παθολογική κλινική ΠΓΝΘ ΑΧΕΠΑ

2 2012 Νέα µόρια ως θεραπευτικοί στόχοι για την αντιµετώπιση της οστεοπόρωσης Οιστρογόνα και οστικός µεταβολισµός (αναθεώρηση) Οστεοκύτταρα ως βασικοί παράγοντες αιµοποίησης Συνδυασµοί αναβολικών και αντι-οστεοαπορροφητικών θεραπειών στην οστική αντοχή και οστική µάζα Περιόστεο και περιοστίνη (New kids on the block?)

3 Νέα µόρια ως θεραπευτικοί στόχοι για την αντιµετώπιση της οστεοπόρωσης Sclerostin antibodies (Blosozumab) PTHrp analogues BMPR-1A -mfc

4 mabs 5:1, 1 4; January/February 2013; 2013 Landes Bioscience

5 Blosozumab, a Humanized Monoclonal Antibody, and A Chimeric Rodent Monoclonal Antibody Against Sclerostin Robustly Increase Bone Formation Activity in Intact Monkeys and Ovariectomized Rats Eli Lilly and Company, USA, ΑSBMR 2012 Σχεδιασµός µελέτης Υποδόρια χορήγηση του Blosozumab 14mg/kg ανα εβδοµάδα ή 28mg/kg ανα 15 ηµέρες για 8 εβδοµάδες σε ωοθηκεκτοµηθέντες επίµυς Αποτελέσµατα Αύξηση BMD και οστικής αντοχής στη σπονδυλική στήλη και στο ισχίο, σε επίπεδα παρόµοια µε τη δράση της παραθορµόνης Ιστοµορφοµετρικά: Αύξηση της επιφάνειας οστικής κατασκευής και επιµετάλλωσης στο φλοιώδες και στο σπογγώδες οστούν αλλά και στο περιόστεο Aύξηση των επιπέδων του P1NP µε peak στην 85 ηµέρα

6 BA058, a Novel Human PTHrP Analog, Restores Bone Density at the Spine and Femur in Osteopenic Sprague-Dawley Rats within 13 Weeks Charles River Laboratories, CANADA ΑSBMR 2012 Σχεδιασµός µελέτης Υποδόρια χορήγηση του PTHrp αναλόγου σε δοσολογία 1-25µg/kg/ηµέρα σε ωοθηκεκτοµηθέντες αρουραίους για 26 εβδοµάδες Αποτελέσµατα Αύξηση της οστικής µάζας στη σπονδυλική στήλη και στο ισχίο (DXA) και στη µετάφυση της εγγύς κνήµης (pqct) Aύξηση των δεικτών του οστικού µεταβολισµού ( P1NP, CTX, OC)

7 PNAS July 24, 2012 Σχεδιασµός µελέτης Συστηµατική χορήγηση διαλυτού παράγοντα αγωνιστή του τύπου 1 υποδοχέα των BMPs σε ωοθηκεκτοµηθέντες επίµυς Yavropoulou et al 2007 Hormones (Athens)

8 Αύξηση της οστικής µάζας µετά από χορήγηση διαλυτού αγωνιστή του BMP R τύπου 1 Baud huin M et al. Proc Natl Acad Sci U S A 2012;109:

9 A soluble bone morphogenetic protein type IA receptor increases bone mass and bone strength Mellanby Centre for Bone Research, Department of Human Metabolism, University of Sheffield Medical School, Sheffield, United Kingdom. Αποτελέσµατα Aύξηση αριθμού οστεοβλαστών Ελάττωση αριθμού οστεοκλαστών Baud huin M et al. Proc Natl Acad Sci U S A 2012;109:

10 Σχεδιασµός µελέτης: Επίµυς µε εκλεκτική αποσιώπηση του γονιδίου ERa σε διάφορα οστεοβλαστικές προβαθµίδες

11 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Aποσιώπηση του γονιδίου ERa σε µεσεγχυµατικά κύτταρα (Prx-1)

12 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Aποσιώπηση του γονιδίου ERa σε προ-οστεοβλάστες (Osx+) Aποσιώπηση του γονιδίου ERa σε ώριµους οστεοβλάστες (Col 1+)

13 Ο υποδοχέας ERa

14 Οστεοκύτταρα RANKL Γλυκοκορτικοειδή Aιµοποίηση

15 RANKL Produced by Osteocytes Contributes to the Bone Loss Induced by Hyperparathyroidism UAMS, Arkansas, USA Σχεδιασµός Μελέτης: Διαγονιδιακά ποντίκια µε αποσιώπηση του γονιδίου του RANKL ειδικά στα οστεοκύτταρα (DMP-1 Cre) σε δίαιτα πτωχή σε ασβέστιο για την πρόκληση δευτεροπαθούς υπερπαραθυρεοειδισµού Αποτελέσµατα: H αύξηση της οστικής απορρόφησης που προκαλείται στον πρωτοπαθή υπερπαραθυρεοειδισµό οφείλεται σε αύξηση της παραγωγής του RANKL από τα οστεοκύτταρα

16 Glucocorticoids Act Directly on Osteocytes to Reduce Bone Vascularity and Strength UAMS, Arkansas, USA Σχεδιασµός Μελέτης: Διαγονιδιακά ποντίκια µε κυτταρο-ειδική έκφραση του ενζύµου 11β-HSD2 αποκλειστικά στους οστεοβλάστες και στα οστεοκύτταρα (OG2 promoter) ή µόνο στα οστεοκύτταρα (DMP-1 promoter) Αποτελέσµατα: H ελάττωση της οστικής αντοχής και της οστικής αγγειοβρίθειας που προκαλείται από τη χορήγηση γλυκοκορτικοειδών οφείλεται κατά κύριο λόγο σε άµεση δράση των γλυκοκορτικοειδών στα οστεοκύτταρα

17 Myelopoiesis is regulated by osteocytes through Gs alpha-dependent signaling Fulzele K, Krause DS, Panaroni C, et al. Blood. 2013;121(6): Σχεδιασµός µελέτης: Διαγονιδιακά ποντίκια µε εκλεκτική αποσιώπηση του γονιδίου της Gsa υποµονάδας στα οστεοκύτταρα Αποτελέσµατα αριθµού οστεοκλαστών αριθµού οστεοβλαστών-οστεοπενία Μυελοϋπερπλαστικό σύνδροµο: ουδετεροφιλία, θροµβοκυττάρωση και σπληνοµεγαλία

18 Hematopoetic Progenitor Cells Fulzele K, Krause DS, Panaroni C, et al. Myelopoiesis is regulated by osteocytes through Gsalpha-dependent signaling. Blood. 2013;121(6)

19 Συνδυασµοί οστεο-αναβολικής και αντιοστεοαπορροφητικής θεραπείας στην οστική µάζα και οστική αντοχή Effect of Sequential Treatment with Bisphosphonates after Teriparatide in Ovariectomized Rats: Comparison between Risedronate and Alendronate Teikyo University Chiba Medical Center, JAPAN Effects of Cyclical Treatments with Anabolic and Antiresorptive Agents on Cortical Bone Mass and Strength University of California, Davis Medical Center, USA Ιncreased Bone Mass and Bone Strength by Sclerostin Antibody Is Maintained by a RANKL Inhibitor in Ovariectomized Rats with Established Osteopenia Amgen Inc

20 Effect of Sequential Treatment with Bisphosphonates after Teriparatide in Ovariectomized Rats: Comparison between Risedronate and Alendronate Teikyo University Chiba Medical Center, JAPAN Σχεδιασµός µελέτης: Ωοθηκεκτοµηθέντες επίµυς (Sprague Dawley) 12 εβδοµάδων PTH 0-4 εβδ. ΑLN 4-8 εβδ. RIS 4-8εβδ.

21 Effect of Sequential Treatment with Bisphosphonates after Teriparatide in Ovariectomized Rats: Comparison between Risedronate and Alendronate Teikyo University Chiba Medical Center, JAPAN Mεταβολές"της"BMD"(DXA)" 30" *" *" %"Αύξηση"της"BMD" 25" 20" 15" 10" *" *" PTH" PTH+ALN" PTH+RIS" 5" 0" 4" 6" 8" 10" 12" 14" Mεταβολές$στη$βιομηχανική$του$οστού$ 10$ 5$ $ PTH+ALN$ $%$$$$Mεταβολή$$ 0$!5$ Tb.Sp$ * $ S,fness$ PTH$+RISR$!10$!15$ *$!20$ *$

22 Effects of Cyclical Treatments with Anabolic and Antiresorptive Agents on Cortical Bone Mass and Strength Σχεδιασµός µελέτης: Ωοθηκεκτοµηθέντες επίµυς (Sprague Dawley ) PTH (1-34) x 3 µήνες RAL x 3 µήνες ALN x 3 µήνες PTH (1-34) x 3 µήνες ALN x 6 µήνες RAL x 3 µήνες PTH (1-34) x 3 µήνες ALN x 3 µήνες ALN x 3 µήνες PTH (1-34) x 3 µήνες RAL x 3 µήνες

23 Effects of Cyclical Treatments with Anabolic and Antiresorptive Agents on Cortical Bone Mass and Strength University of California, Davis Medical Center, USA Αποτελέσµατα: Οι αλλαγες στη θεραπεία µεταξύ οστεοαναβολικών και αντι-οστεοπορωτικών φαρµακων είχε παρόµοια αποτελέσµατα στην αύξηση της οστικής αντοχής και οστικής µάζας του φλοιώδους οστού

24 Ιncreased Bone Mass and Bone Strength by Sclerostin Antibody Is Maintained by a RANKL Inhibitor in Ovariectomized Rats with Established Osteopenia Amgen Inc Σχεδιασµός µελέτης: Ωοθηκεκτοµηθέντες επίµυς (Sprague Dawley) OPG Fc x 6 εβδ. SCL ab x 6 εβδ. Vch x 6 εβδ.

25 Ιncreased Bone Mass and Bone Strength by Sclerostin Antibody Is Maintained by a RANKL Inhibitor in Ovariectomized Rats with Established Osteopenia Amgen Inc

26 Περιόστεο και περιοστίνη New kids on the block? Periosteum, bone's smart bounding membrane, exhibits direction-dependent permeability JBMR Feb 2013 Regulation of beta catenin signaling and parathyroid hormone anabolic effects in bone by the matricellular protein periostin PNAS Sep 2012

27 Σχεδιασµός Μελέτης: In vivo και ex vivo πειράµατα σε παρασκευάσµατα µηρού και κνήµης από πρόβατα. Προσδιορισµός της υδραυλικής διαπερατότητας του περιοστέου µε τη µέθοδο Darcy (Darcy s Law, coefficient, k) και µία ειδικά σχεδιασµένης συσκευής µέτρησης της διαπερατότητας µέσω προσδιορισµού της ογκοµετρικής ροής στα δείγµατα του περιοστέου

28 Periosteum, bone's smart bounding membrane, exhibits direction-dependent permeability JBMR Feb 2013

29 Periosteum, bone's smart bounding membrane, exhibits direction-dependent permeability JBMR Feb 2013 Αποτελέσµατα Ιστολογικό παρασκεύασµα περιοστέου Σε συνθήκες οµοιοστασίας (0.5 µl/s) το περιόστεο λειτουργεί ως φραγµός στην εξωτερική επιφάνεια του οστού Σε συνθήκες αυξηµένης πίεσης και ροής (6.0 µl/s) (τραυµατισµός-νόσος) παρατηρείται αύξηση της διαπερατότητας του περιοστέου και κατά συνέπεια αύξηση της µοριακής επικοινωνίας µεταξύ των ιστικών τµηµάτων

30 PNAS September 11, 2012 ECTS Grant 2011 Nicolas Bonnet (Geneva, Switzerland) Σχεδιασµός µελέτης: Επίµυς knockout για το γονίδιο της περιοστίνης (Postn / ) και χρήση των TOPGAL reporter mice (TOPGAL;Postn / mice) για τον in vivo προσδιορισµό της ενεργοποίησης της σηµατοδοτικής οδού της Wnt/ βκατενίνης Η περιοστίνη αποτελεί προσφάτως ταυτοποιηµένη πρωτεϊνη της θεµελίου ουσίας που εκφράζεται κυρίως από τα οστεοκύτταρα και τους οστεοβλάστες του περιοστέου ως απάντηση στη µηχανική διέγερση και την PTH Mελετήθηκε η δράση της περιοστίνης στον οστικό µεταβολισµό ώς απάντηση της δράσης της διακεκοµµένης χορήγησης τεριπαρατίδης

31 Regulation of beta catenin signaling and parathyroid hormone anabolic effects in bone by the matricellular protein periostin PNAS Sep 2012 (A) Femur bone BMD gain Οι knockout επίµυς για το γονίδιο της περιοστίνης εµφανίζουν αντίσταση στην αναβολική δράση της PTH (1-34) (E) Biomechanical properties of the cortical tibia

32 +PTH Postn +/+ Postn -/- +PTH Preosteoblast Preosteoblast Osteoblasts Osteoblasts Increased Cortical bone mineral density Decreased Cortical bone mineral density Bonnet N et al. J Proc Natl Acad Sci U S A. Sep 2012; 109: