Las calcificaciones vasculares y la osteoporosis son patologías prevalentes en mujeres
postmenopáusicas. Ambos trastornos se caracterizan por una distorsión de la
arquitectura natural del tejido, donde la inflamación y el estrés oxidativo son
condiciones que subyacen. La existencia de posibles mecanismos fisiopatológicos
compartidos presupone la posibilidad de nuevas estrategias terapéuticas comunes. Los
resultados controvertidos sobre el riesgo/beneficio de la terapia de sustitución
hormonal para prevenir patologías asociadas a la menopausia, ha incentivado la
búsqueda de nuevas opciones de tratamiento. Los fitoestrógenos se posicionaron
como una opción.
En este trabajo de tesis se investigó el rol del fitoestrógeno Genisteína en los procesos
celulares involucrados en la transformación ósea del lecho vascular, en la
remodelación ósea y en la interacción óseo-vascular.
A nivel vascular demostramos que la Genisteína regula los procesos celulares
involucrados en la calcificación vascular. Empleando cultivos primarios determinamos
que, en células endoteliales Genisteína estimula la síntesis de óxido nítrico, ejerce un
balance positivo sobre el crecimiento celular favoreciendo su supervivencia frente al
estrés oxidativo. Así mismo, en condiciones de inflamación, la Genisteína previene la
expresión de moléculas de adhesión celular endoteliales y de integrinas monocíticas
involucradas en la adhesión de los mononucleares al endotelio vascular. En células
musculares lisas vasculares (CMLV) el tratamiento con el fitoestrógeno previene la
transformación celular a linaje símil osteoblástico. En un modelo experimental de
transdiferenciación ósea de CMLV, demostramos que la isoflavona reduce la actividad
fosfatasa alcalina y la formación de nódulos de calcio en la matriz extracelular de
CMLV. Los resultados se corroboraron por ensayos ex vivo, demostrando una marcada
disminución en la formación de áreas de calcificación en el tejido aórtico intacto.
A diferencia de la acción anti-ósea evidenciada en el sistema vascular, a nivel óseo la
Genisteína estimula la osteoblastogénesis y la osteoclastogénesis. La diferenciación de
preosteoblastos a osteoblastos maduros se demostró por la estimulación de
marcadores tempranos de diferenciación (Runx-2 y REα), por el aumento de la
actividad fosfatasa alcalina y del depósito de colágeno y, por la estimulación de la
mineralización de la matriz extracelular. En cocultivos de osteoblastos-monocitos, y a
través de análisis de cambios morfológicos y expresión de la enzima fosfatasa ácida
tartrato resistente, se demostró que Genisteína favorece la maduración monocítica a
osteoclastos diferenciados. Desde un punto de vista molecular, el mecanismo de
acción del fitoestrógeno incluye la participación del receptor de estrógenos y la vía
óxido nítrico sintasa.
En su conjunto, los resultados de este trabajo de tesis evidencian una acción selectiva y
diferencial de la Genisteína según el tipo celular sobre el cual actúa. Adicionalmente se
demostró la existencia de una interacción bidireccional ósea-vascular favoreciendo el
crecimiento celular y la angiogénesis.
Si bien los datos aportados corresponden a ensayos in vitro en sistemas aislados,
sugieren una potencial acción dual de la Genisteína a favor del mantenimiento de la
arquitectura natural de ambos tejidos. De confirmarse estas acciones en modelos in
vivo se aportaría fundamento para fomentar el consumo de fitoestrógenos como
alternativa para promover la salud ósea y cardiovascular. / Although soy phytoestrogen are proposed to prevent or improve postmenopausal
vascular and bone diseases, the currently available data are controversial and unclear.
In this thesis we investigated the molecular and biochemical action of the isoflavone
Genistein on the cellular events involved in vascular calcification and in bone
remodeling. We also focused our attention on the interactions between bone and
vascular cells.
At vascular level, the data obtained supported the hypothesis that Genistein prevents
in vitro vascular calcification. To that end, rat aortic vascular cell cultures and murine
monocytes in vitro, exposed to Genistein were employed. Genistein down-regulated
the expression of endothelial cell adhesion molecules and monocytes integrins,
involved in stable leukocyte attachment induced by a pro-inflammatory environment.
In endothelial cells, promotes nitric oxide synthesis and under oxidative stress favors
cell growth and survival. On vascular muscle cells, the isoflavone markedly reduced cell
proliferation and migration. In order to study vascular calcification, muscle cells
transdifferentiation into osteoblasts like cells was evaluated. The expression of alkaline
phosphatase and the presence of calcified nodules in the extracellular matrix were
selected as features of vascular muscle cells transdifferentiation. Both osteoblastic
markers were significantly reduced after Genistein treatment. These data were
corroborated in ex vivo assays using aortic tissue, where the presence of calcified areas
was significantly reduced by Genistein treatment.
In contrast to this anti-osteogenic action, on bone cells Genistein promoted
osteoblastogenesis and osteoclastogenesis. The isoflavone promoted calvaria preosteoblast
differentiation with an earlier up-regulation of the estrogen receptor alpha
gene expression and the enhancement of mRNA levels of the Runt-related
transcription factor 1 mRNA expression. The differentiative effect was accompanied
through, an increase of alkaline phosphatase activity, extracellular collagen deposition
and increased matrix mineralization. Using co-cultures of osteoblasts and monocytes,
and tartrate resistant acid phosphatase staining, we found that Genistein induced
osteoclast differentiation from mononuclear blood cells. The mechanisms displayed by
Genistein involved the participation of estrogen receptor and nitric oxide pathway.
We also obtained evidence that Genistein acted through a bidirectional cross link
between bone and vascular cells, that modulates cells growth and enhanced
angiogenesis.
Although our data arise from in vitro assays employing isolated cells and required
confirmation using in vivo animal models, provide knowledge that support the
hypothesis that phytoestrogens could be useful for cardiovascular and bone health.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/4635 |
| Date | 09 April 2019 |
| Creators | Cepeda, Sabrina Belén |
| Contributors | Massheimer, Virginia Laura, Sandoval, Marisa Julia |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 2 |
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