Compreendendo as Ossificações Heterotópicas: Um Desafio Complexo
Este artigo explora as causas e efeitos das ossificações heterotópicas.
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Índice
- Razões por trás das Ossificações Heterotópicas
- Osteodistrofia Hereditária de Albright (AHO)
- Heteroplasia Óssea Progressiva (POH)
- A Experiência do Paciente
- Modelos Animais para Pesquisa
- Analisando Células Envolvidas nas OHs
- O Papel dos Folículos Capilares
- O Impacto do SFRP2
- Encontrando um Tratamento
- Conclusão
- Fonte original
As ossificações heterotópicas (OHs) são uma condição médica em que os ossos se formam em lugares que não deviam, como na pele, nos músculos ou em outros tecidos, e não só no esqueleto. Isso pode acontecer com qualquer um e é um problema de saúde sério. As OHs costumam aparecer após cirurgias, sendo as cirurgias de substituição de quadril um exemplo comum, onde até 40% dos pacientes podem ter isso. Elas também podem ocorrer em cerca de 30% das pessoas com fraturas, ferimentos militares graves e queimaduras. Além disso, são vistas em cerca de 50% dos casos de lesões traumáticas na cabeça e na coluna.
O desafio com as OHs é que, atualmente, não existem tratamentos comprovados para preveni-las ou gerenciá-las de forma eficaz. As OHs não genéticas podem levar a várias complicações como dor, movimento reduzido nas articulações e até problemas permanentes com nervos e fluxo sanguíneo se não forem tratadas corretamente. A cirurgia para remover as OHs geralmente não resolve, pois elas tendem a voltar.
Razões por trás das Ossificações Heterotópicas
Para encontrar maneiras melhores de prevenir ou tratar as OHs, os pesquisadores precisam entender como essas formações ósseas indesejadas ocorrem no corpo. Uma abordagem é examinar distúrbios genéticos específicos que fazem o corpo formar esse osso anormal. Existem três condições genéticas conhecidas ligadas às OHs.
A mais severa é chamada de fibrodysplasia ossificans progressiva (FOP), que acontece devido a mudanças em um gene que controla a formação óssea. Esse gene, conhecido como ACVR1, fica desregulado, levando ao crescimento anormal de ossos em áreas como músculos e outros tecidos conectivos. Outras duas condições relacionadas às OHs são a osteodistrofia hereditária de Albright (AHO) e a heteroplasia óssea progressiva (POH).
Osteodistrofia Hereditária de Albright (AHO)
A AHO vem de uma mutação em um gene chamado GNAS, que é importante para o funcionamento de certos hormônios. Existem dois tipos de AHO baseados na origem da mutação. As pessoas que herdam a mutação das mães geralmente enfrentam sintomas mais severos, incluindo resistência hormonal e condições como obesidade. Em contraste, quem recebe a mutação dos pais normalmente apresenta menos sintomas e sem problemas hormonais severos.
Nos casos de AHO, as OHs aparecem principalmente na pele e na camada de gordura abaixo dela. No entanto, as razões exatas para essas formações ósseas em pacientes com AHO ainda não são totalmente compreendidas. Mesmo que AHO e POH compartilhem um problema genético semelhante, elas se apresentam como duas condições de saúde diferentes, já que a AHO tende a estar associada a outros sintomas específicos, incluindo baixa estatura e outros problemas esqueléticos.
Heteroplasia Óssea Progressiva (POH)
A POH também surge devido à mutação do gene GNAS herdada do pai. Ao contrário da AHO, os pacientes com POH geralmente não enfrentam resistência hormonal. As OHs na POH são mais agressivas, crescendo mais fundo nos músculos e outros tecidos. Embora AHO e POH tenham raízes comuns, elas diferem significativamente, especialmente em relação aos locais onde as OHs aparecem e aos sintomas adicionais que podem estar presentes.
A Experiência do Paciente
Em uma clínica especializada em AHO, muitos pacientes enfrentam complicações devido à sua condição. Os pacientes frequentemente sofrem com dor e perda de funcionalidade devido às OHs se formando sob a pele. Após 16 anos de observação desses pacientes, os estudos mostraram que cerca de 70% de ambos os tipos de pacientes com AHO têm OHs, que podem aparecer ao nascer ou após lesões ou pressão repetidas. Outras observações sugerem que os homens tendem a desenvolver OHs mais do que as mulheres, indicando um possível papel dos hormônios sexuais.
Além disso, diferentes tipos de mutações no GNAS podem influenciar com que frequência as OHs ocorrem. Por exemplo, pacientes com certas mutações tendem a ter uma chance significativamente maior de desenvolver OHs.
Modelos Animais para Pesquisa
Para entender melhor a AHO, os pesquisadores criaram um modelo de camundongo que reflete a condição, alterando o gene GNAS. Esses camundongos desenvolvem OHs como a condição humana e ajudam os cientistas a aprender sobre o que desencadeia essas formações ósseas anormais. Os pesquisadores descobriram que essas OHs aparecem próximas aos folículos capilares na pele, um ponto de interesse, pois podem conter células especiais que podem se transformar em células ósseas.
Analisando Células Envolvidas nas OHs
Os pesquisadores primeiro olharam quais genes estão ativos nas células da pele de pacientes com AHO e POH para entender o que pode estar impulsionando a formação das OHs. Eles compararam amostras de vários pacientes para identificar padrões na expressão gênica. Essa análise apontou para um gene chamado Proteína Relacionada ao Frizzled Secretada 2 (SFRP2), que estava significativamente superativo em áreas contendo OHs.
Essa superregulação do SFRP2 parece estar ligada à gravidade das OHs. Em um modelo de camundongo, os pesquisadores descobriram que os níveis de SFRP2 eram altos, especialmente perto das OHs em desenvolvimento, indicando seu papel potencial no processo de formação.
O Papel dos Folículos Capilares
Os pesquisadores também descobriram que as áreas ao redor dos folículos capilares mostraram mudanças que podem ser significativas para as OHs. Essas áreas contêm células específicas que parecem estar se transformando em células formadoras de osso quando as OHs se desenvolvem. Essa descoberta fornece uma visão sobre os começos das OHs, apontando para a necessidade de estudar como essas células dos folículos capilares se comportam de forma diferente em pacientes com AHO.
Os pesquisadores também utilizaram técnicas avançadas para acompanhar como essas células evoluem ao longo do tempo. Eles descobriram que certas células perto dos folículos capilares poderiam se transformar em células ósseas produtivas nas OHs, sugerindo que elas desempenham um papel essencial na progressão da doença.
O Impacto do SFRP2
Em investigações adicionais, os pesquisadores exploraram o impacto do gene SFRP2 nas OHs. Eles criaram modelos de camundongo que deletaram esse gene, ajudando a entender sua função. Camundongos sem SFRP2 apresentaram um desenvolvimento acelerado de OHs em comparação com camundongos normais, sugerindo que o SFRP2 pode ajudar a conter o crescimento de osso indesejado.
Após essas descobertas, os pesquisadores concluíram que níveis mais altos de SFRP2 em pacientes com AHO podem atuar como um mecanismo compensatório, tentando prevenir a formação adicional de OHs. Isso abre a porta para potenciais tratamentos que poderiam aumentar o SFRP2 ou imitar sua função nos pacientes.
Encontrando um Tratamento
A compreensão das OHs fez grandes avanços na identificação dos mecanismos celulares que contribuem para seu desenvolvimento. Estudos futuros podem explorar terapias voltadas para a proteína SFRP2, visando desenvolver medicamentos ou tratamentos que possam diminuir ou controlar a formação indesejada de osso.
Conclusão
As ossificações heterotópicas representam um problema complexo com vários fatores genéticos e ambientais envolvidos. Estudos contínuos são cruciais para encontrar tratamentos eficazes e prevenir complicações dessa condição. Através da pesquisa em pacientes humanos e em modelos animais, os cientistas esperam revelar mais sobre as causas subjacentes das OHs, levando a um melhor cuidado para os afetados. A jornada em direção a intervenções e gerenciamento eficazes das OHs continua, impulsionada por uma maior compreensão dos componentes genéticos e celulares envolvidos.
Título: Hair follicle-resident progenitor cells are a major cellular contributor to heterotopic subcutaneous ossifications in a mouse model of Albright hereditary osteodystrophy
Resumo: Heterotopic ossifications (HOs) are the pathologic process by which bone inappropriately forms outside of the skeletal system. Despite HOs being a persistent clinical problem in the general population, there are no definitive strategies for their prevention and treatment due to a limited understanding of the cellular and molecular mechanisms contributing to lesion development. One disease in which the development of heterotopic subcutaneous ossifications (SCOs) leads to morbidity is Albright hereditary osteodystrophy (AHO). AHO is caused by heterozygous inactivation of GNAS, the gene that encodes the -stimulatory subunit (Gs) of G proteins. Previously, we had shown using our laboratorys AHO mouse model that SCOs develop around hair follicles (HFs). Here we show that SCO formation occurs due to inappropriate expansion and differentiation of HF-resident stem cells into osteoblasts. We also show in AHO patients and mice that Secreted Frizzled Related Protein 2 (SFRP2) expression is upregulated in regions of SCO formation and that elimination of Sfrp2 in male AHO mice exacerbates SCO development. These studies provide key insights into the cellular and molecular mechanisms contributing to SCO development and have implications for potential therapeutic modalities not only for AHO patients but also for patients suffering from HOs with other etiologies.
Autores: Emily L. Germain-Lee, P. McMullan, P. Maye, S. H. Root, Q. Yang, S. Edie, D. Rowe, I. Kalajzic
Última atualização: 2024-06-21 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.18.599506
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.18.599506.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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