doctoralThesis
Perfil de expressão dos genes SOST, LRP5, DKK1, WNT2, WNT16 e BMP2 da via Wnt de sinalização em pacientes osteoporóticos em uso de bisfosfonatos
Author
BARBOSA, Alexandre Domingues
Institutions
Abstract
A osteoporose é a doença osteometabólica mais frequente na mulher pós-menopausada e de incidência crescente na população mundial devido ao aumento da longevidade. Produz comprometimento na qualidade e na densidade mineral ósseas que podem levar a fraturas por fragilidade em locais como fêmur, coluna vertebral e punho. Devido às fraturas, a doença apresenta elevada morbimortalidade nos indivíduos acometidos. Apesar do surgimento de novas classes terapêuticas para o tratamento da osteoporose, as drogas de primeira linha são representadas pelos bisfosfonatos que têm como alvo as células osteoclásticas responsáveis pela reabsorção óssea. Por outro lado, a atividade anabólica dos osteoblastos, células formadoras de osso, é determinada pela atividade da via Wnt de sinalização. Sabendo que modificações na função das proteínas que compõem esta via podem gerar alterações na massa óssea, o objetivo deste trabalho foi avaliar a expressão dos genes SOST, LRP5, DKK1, WNT2, WNT16 e BMP2 da via Wnt de sinalização em pacientes osteoporóticos em uso de bisfosfonato oral, alendronato de sódio. O grupo amostral foi composto por 695 mulheres em período de pós-menopausa atendidas na Divisão de Reumatologia do Hospital das Clínicas da Universidade Federal de Pernambuco no período de 2011 até 2017. Deste total, 90 mulheres foram selecionadas para os ensaios de expressão. Os indivíduos avaliados foram divididos em 03 subgrupos: 30 osteoporóticos, 29 osteopênicos e 27 indivíduos saudáveis. O perfil de expressão dos genes da via Wnt, SOST, LRP5, DKK1, WNT2, WNT16 e BMP2, foi avaliado pelo método de PCR em tempo real quantitativa (qPCR) utilizando primers ou sondas Taqman em equipamento ABI 7500 (Thermo Fisher). Os resultados mostraram aumento da expressão gênica do DKK1 com Fold Change (FC) = 31 nos pacientes osteopênicos, enquanto que nos pacientes osteoporóticos em uso de bisfosfonatos não houve aumento relevante da expressão (FC=1,25), quando ambos os subgrupos foram comparados com os controles. Também observamos aumento da expressão dos genes WNT2 e WNT16 (FC= 5,89 e 90,32 respectivamente) no subgrupo de pacientes osteoporóticos quando comparados com os controles. Da mesma forma, no subgrupo osteopênico, a expressão desses genes WNT2 e WNT16 também se mostrou aumentada em relação aos controles (FC= 2,72 e FC= 20, respectivamente). Quando os subgrupos osteopênico e osteoporótico foram comparamos, observamos que os genes WNT2 e WNT16 mostraram-se reprimidos (FC = -2,17 e FC = -4,54) e o gene DKK1 mostrou-se induzido (FC = 24,8). Nossos resultados sugerem que o alendronato de sódio parece apresentar ação anabólica sobre os osteoblastos reprimindo a expressão da proteína inibitória Dickkopft1 na via Wnt, bem como aumentando a expressão de proteínas ativadoras da via, como a WNT2 e WNT16, favorecendo a formação óssea. Osteoporosis is the most frequent osteometabolic disease in postmenopausal women and the incidence is increasing in the world population due to longevity. The disease compromises the bone quality and mineral density which can lead to fragility fractures as the hip, spine and wrist. Due to fractures, osteoporosis presents high morbidity and mortality in affected individuals. Despite the development of new drugs, bisphosphonates are the first-line osteoporosis treatment and they target the osteoclastic cells responsible for bone resorption. On the other hand, the anabolic activity of osteoblasts, bone-forming cells, is determined by the activity of the Wnt signaling pathway. Modifications in the function of the proteins in this pathway can generate changes in the bone mass, so our objective was to evaluate the expression of the SOST, LRP5, DKK1, WNT2, WNT16 and BMP2 genes of the Wnt signaling pathway in osteoporotic patients using oral bisphosphonate, alendronate sodium. The sample group consisted of 695 postmenopausal women attending the Rheumatology Division of the Hospital das Clínicas of the Federal University of Pernambuco from 2011 to 2017. Of this total, 90 women were selected for the expression tests. The individuals evaluated were divided into three subgroups: 30 osteoporotics, 29 osteopenics and 27 healthy individuals. The expression profile of the Wnt pathway genes: SOST, LRP5, DKK1, WNT2, WNT16 and BMP1 was evaluated by quantitative real-time PCR (qPCR) technology using primers or Taqman probes in ABI 7500 (Thermo Fisher) equipment. The results showed increased gene expression of DKK1 Fold Change (FC) = 31 in osteopenic patients, whereas in osteoporotic patients using bisphosphonates there was no significant increase in expression (FC = 1,25) when both subgroups were compared to controls. In the subgroup of osteoporotic patients, the results showed increased expression of the WNT2 and WNT16 genes (FC = 5,89 and 90,32, respectively) when compared to controls. In the osteopenic subgroup, WNT2 and WNT16 gene expression also increased in relation to the healthy individuals (FC = 2,72 and FC=20, respectively). When we compared the osteopenic and osteoporotic subgroups in the expression analysis, we observed that the WNT2 and WNT16 genes were repressed (FC = -2.17 and FC = -4.54) and the DKK1 gene was induced (FC = 24.8).Our results suggest that alendronate sodium appears to present anabolic action on osteoblasts by repressing the Dickkopft1 inhibitory protein in the Wnt pathway, as well as increasing the expression of pathway activating proteins, such as WNT2 and WNT16, favoring bone formation.