Alterazioni dell’osso e riassorbimento

Osteoblasti, osteociti e osteoclasti: tutti esprimono i recettori degli estrogeni

Densità ossea

Il segno distintivo dell’osteoporosi è una riduzione della massa totale dell’osso causata da uno squilibrio tra riassorbimento e formazione ossea. In condizioni fisiologiche la formazione dell’osso e il riassorbimento sono in giusto equilibrio.

Un cambiamento in entrambi, cioè aumento del riassorbimento osseo o diminuita formazione, può causare osteoporosi. La perdita ossea accelera in menopausa e anche nel periodo perimenopausale per il calo della componente estrogenica.

Mentre nell’uomo si verifica più tardi con il calo della funzione gonadica e nell’anziano è collegata a carenze alimentari e/o vitaminiche e in particolare, sempre nell’anziano, anche all’effetto di farmaci osteopenizzanti.

È dimostrato che la perdita ossea nelle donne accelera rapidamente nei primi anni dopo la menopausa. La mancanza di ormoni gonadici determina un eccesso di attività degli osteoclasti.

La carenza di estrogeni porta a una maggiore espressione di RANKL dagli osteoblasti e a un calo nella liberazione di OPG; l’aumento di RANKL implica il reclutamento di un numero maggiore di preosteoclasti così come un aumento di attività, vigore e durata di vita degli osteoclasti maturi.

La carenza di estrogeni non solo accelera la perdita ossea nelle donne in postmenopausa, ma svolge un ruolo anche nella perdita di massa ossea negli uomini. Il deficit estrogenico può condurre a un eccessivo riassorbimento osseo accompagnato da formazione ossea inadeguata.

Osteoblasti, osteociti e osteoclasti: tutti esprimono i recettori degli estrogeni. Gli estrogeni, inoltre, impattano indirettamente sull’osso attraverso citochine e fattori di crescita locali.

Nelle donne in sovrappeso e in menopausa si può avere un incremento dei livelli di estrogeni per la presenza nel grasso di un’aromatasi che trasforma il testosterone in estrogeni; l’azione però può risultare insufficiente a contrastare l’effetto infiammatorio dell’insulinoresistenza in tali soggetti.

Lo stato di piena attività estrogenica può aumentare l’apoptosi degli osteoclasti mediante un’accresciuta produzione del fattore di crescita trasformante-beta (TGF-beta).

In assenza di estrogeni le cellule T promuovono il reclutamento degli osteoclasti stimolando le citochine IL1 e IL6 e il fattore di necrosi tumorale – alfa (TNF-alfa). 

Uno studio su topi ha dimostrato che gli estrogeni inibiscono la secrezione di IL6, e IL6 concorre al reclutamento degli osteoclasti dalla linea cellulare dei monociti contribuendo così all’osteoporosi.

È stato anche dimostrato che IL1 è coinvolta nella produzione di osteoclasti. Il suo aumento nel midollo osseo sembra non essere un evento attivato ma, piuttosto, conseguente alla rimozione dell’effetto inibitorio di steroidi sessuali su IL6 e altri geni direttamente regolati dagli steroidi sessuali.

Le cellule T inibiscono anche la differenziazione e l’attività degli osteoblasti e ne causano l’apoptosi precoce attraverso citochine come IL7. Infine, il deficit di estrogeni sensibilizza l’osso agli effetti dell’ormone paratiroideo (PTH). L’incremento delle Th17 in tutti gli stadi dell’infiammazione di basso grado, come avviene negli obesi, contribuisce all’attivazione della risposta osteoclastica.

Invecchiamento

In contrasto con la perdita ossea postmenopausale, associata all’eccessiva attività degli osteoclasti, la perdita ossea che accompagna l’invecchiamento si associa al progressivo declino nella fornitura di osteoblasti in rapporto alla domanda.

Dopo la terza decade di vita il riassorbimento osseo supera la formazione ossea e porta a osteopenia o, in situazioni più gravi, a osteoporosi.

Nell’arco della vita le donne perdono il 30-40% di osso corticale e il 50% di osso trabecolare, al contrario degli uomini che perdono il 15-20% di osso corticale e il 25-30% di osso trabecolare.

Carenza di calcio

Calcio, vitamina D e PTH (paratormone) mantengono l’omeostasi ossea. L’insufficienza di calcio nella dieta o l’alterato assorbimento intestinale di calcio è causa di invecchiamento o malattia e può portare a iperparatiroidismo secondario.

Il PTH viene secreto in risposta a bassi livelli di calcio nel siero. Aumenta il riassorbimento di calcio dalle ossa e riduce l’escrezione di calcio dal rene; aumenta anche la produzione renale di 1,25-diidrossivitamina D (1,25[OH]2D), una forma ormonale attiva della vitamina D che ottimizza l’assorbimento di calcio e fosforo, inibisce la sintesi di PTH e svolge un ruolo minore nel riassorbimento osseo.

La carenza di vitamina D può portare a iperparatiroidismo secondario tramite diminuzione dell’assorbimento intestinale di calcio.

Fratture osteoporotiche

Le fratture osteoporotiche rappresentano l’evidenza clinica dei disordini dell’osso. Possono derivare sia da traumi a bassa energia, per esempio cadute dall’alto da una posizione seduta o in piedi, sia da traumi ad alta energia, come nel caso di un pedone coinvolto in un incidente stradale.

Le fratture da fragilità, che occorrono in seguito a traumi a bassa energia, sono caratteristiche dell’osteoporosi. Le fratture si verificano quando le ossa sono sottoposte a stress in eccesso. Quasi tutte le fratture dell’anca sono associate a cadute. La frequenza e la direzione delle cadute possono influenzare la probabilità e la gravità delle fratture.

Il rischio di caduta può essere amplificato da una compromissione neuromuscolare a causa di carenze di vitamina D con iperparatiroidismo secondario o da corticosteroidi. I corpi vertebrali sono composti principalmente da osso spugnoso con trabecole orizzontali e verticali interconnesse.

L’osteoporosi riduce non solo la massa ossea nelle vertebre, ma anche l’interconnettività nella loro impalcatura interna. Pertanto, anche carichi minori possono comportare fratture vertebrali da compressione. La possibile suscettibilità a un aumento del rischio di frattura trova spiegazione nella biomeccanica dell’osso.

Quando le ossa (per esempio tibiale, metafisi femorale e corpi vertebrali) sono sottoposte a carichi verticali, una notevole quantità di forza ossea deriva dal sistema di cross – rinforzo trabecolare orizzontale. Questo sistema di cross – rinforzo assiste le trabecole nel sostenere gli elementi verticali, limitando così incurvamento laterale e fratture possibili con un carico verticale.

Una turbativa in tali connessioni trabecolari si verifica preferenzialmente in pazienti con osteoporosi, in particolare nelle donne in postmenopausa, rendendole più a rischio rispetto ai maschi per fratture vertebrali da compressione. 

Osteoporosi o osteomalacia?

La ragione della rottura preferenziale delle trabecole orizzontali da parte degli osteoclasti è sconosciuta.

L’osteoporosi può essere confusa con l’osteomalacia. Lo scheletro umano normale è composto da sostanza minerale, idrossiapatite di calcio (60%) e materiale organico, principalmente collagene (40%).

Nell’osteoporosi le ossa sono porose e fragili, mentre nell’osteomalacia le ossa sono molli.

Questa differenza nella consistenza ossea è correlata al rapporto materiale minerale/materiale organico: nell’osteoporosi il rapporto minerale/collagene è nel range di riferimento, mentre nell’osteomalacia la quota minerale è ridotta rispetto al contenuto di materiale organico.

Bibliografia: Medicina di Segnale

Elena Bottoni
Elena Bottoni
Marotta
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