Biomarcadores de regeneração óssea em cirurgia bucomaxilofacial: uma revisão crítica da literatura

Resumo

Relevância. Sabe-se que, com o surgimento da osteonecrose associada a medicamentos, ocorre uma série de alterações patológicas. Essas alterações também afetam os títulos de biomarcadores responsáveis pelo metabolismo do tecido ósseo. Eles são importantes no diagnóstico e no planejamento do tratamento de pacientes, especialmente em intervenções cirúrgicas, devido ao risco de ocorrência de osteonecrose. O objetivo é, com base nos dados da literatura científica atual e artigos, identificar os marcadores de alteração do remodelamento ósseo e do endotélio, que têm os maiores valores para otimizar o diagnóstico precoce da alteração da microcirculação em pacientes com patologias craniofaciais.

Materiais e métodos. Revisão dos dados disponíveis na literatura sobre a anatomia normal do osso, biomarcadores do tecido ósseo e fatores reguladores. Estudo dos regimes de diagnóstico e identificação dos mais valiosos e rápidos na alteração do osso e do endotélio dos vasos.

Resultados. De acordo com os resultados das pesquisas, a osteocalcina, o telopéptido C-terminal e a fosfatase ácida resistente ao tartarato, VEGF são os mais informativos na prática clínica para prever a ocorrência de osteonecrose nos ossos maxilares. Quando a concentração do telopéptido C-terminal no soro é inferior a 100 pg/mL, o risco de aparecimento de osteonecrose aumenta. A osteocalcina sérica é considerada um biomarcador específico da função dos osteoblastos para avaliar a taxa de formação do tecido ósseo na osteoporose. O nível médio de osteocalcina revelou uma diferença significativa entre a osteoporose pós-menopáusica (16,16 ± 4,5 ng/mL) e a não osteoporose (11,26 ± 3,07 ng/mL) em mulheres. A fosfatase ácida resistente ao tartarato (TRAP 5b) é utilizada como padrão de atividade e quantidade de osteoclastos. A TRAP 5b pode ser especificamente detectada no soro por meio de imunoanálises.

Conclusão. O estudo dos marcadores de reabsorção do tecido ósseo e dos marcadores vasculares permite compreender mais claramente os princípios da ocorrência de osteonecrose e, portanto, prever e diagnosticar a osteonecrose de forma mais precisa, além de selecionar adequadamente a tática de tratamento desses pacientes, o tipo de intervenção cirúrgica: conservadora, cirúrgica (ressecção parcial, ressecção total das mandíbulas), paliativa, preparação pré e pós-medicamentosa do organismo para a intervenção.

Relevância

Nos últimos anos, o número de casos de osteonecrose das mandíbulas associada a medicamentos aumentou na odontologia. Isso está relacionado ao uso de medicamentos anti-osteoclastos, como: grupos de bisfosfonatos, anticorpos monoclonais (denosumabe), proteínas híbridas recombinantes (Aflibercept). Sabe-se que, com o surgimento da osteonecrose associada a medicamentos, uma série de alterações patológicas ocorre. Essas alterações também afetam os títulos de biomarcadores que refletem a natureza do metabolismo e da regeneração do tecido ósseo. Eles são importantes no diagnóstico e no planejamento do tratamento de pacientes, especialmente em intervenções cirúrgicas, devido ao risco de osteonecrose.

Objetivos e tarefas

Com base na literatura disponível, identificar biomarcadores de alteração da remodelação óssea e do endotélio que tenham os maiores valores para otimizar o diagnóstico precoce da alteração da microcirculação em pacientes com patologias craniofaciais.

Materiais e métodos

Revisão dos métodos de análise da regeneração óssea normal com avaliação de biomarcadores do tecido ósseo e fatores reguladores. Estudo dos modos de diagnóstico e identificação dos mais valiosos e rápidos na alteração do osso e do endotélio dos vasos.

Os mecanismos que regulam a interação entre osteoclastos e osteoblastos são cruciais para a biologia das células ósseas. Foi demonstrado que osteoblastos e osteoclastos podem se conectar entre si por meio de contato celular direto, citocinas e interação com a matriz extracelular. Osteoblastos podem influenciar a formação, diferenciação ou apoptose de osteoclastos através de várias vias, como as vias OPG / RANKL / RANK, RANKL / LGR4 / RANK, Ephrin2 / ephB4 e Fas / FasL. Além disso, citocinas liberadas da matriz óssea reabsorvida, como TGF-β e IGF-1, também afetam a atividade dos osteoblastos. A regulação da ação dos osteoclastos ocorre por meio dos seguintes fatores: proteína, parente da paratormona PTHrP, 1,25-dihidroxivitamina D3, tiroxina, que aumentam a quantidade e a atividade dos osteoclastos. O hormônio calcitonina e os estrogênios inibem a atividade dos osteoclastos (inibem a atividade do RANKL, aumentam a produção de OPG). Hormônios calcitrópicos e citocinas (como vitamina D3, paratormona, prostaglandina E2, IL-11) estimulam a osteoclastogênese. LPS bacterianos e algumas citocinas anti-inflamatórias (TNF-alfa, IL-1,3,6, prostaglandinas de macrófagos e osteoblastos) aumentam a osteoclastogênese.

Os osteócitos representam 95% do número total de tipos de células do tecido ósseo maduro. Eles se formam a partir dos osteoblastos depois que estes ficam cercados por todos os lados pelo matriz ósseo mineralizado. Os osteócitos determinam o equilíbrio de Ca e P no organismo, regulam a atividade dos osteoblastos e osteoclastos, e produzem em pequenas quantidades componentes da matriz e moléculas sinalizadoras (prostaglandina E2, osteoprotegerina OPG, óxido nítrico NO, RANKL, esclerostina, entre outros). A substância intercelular do tecido ósseo (matriz) é composta por minerais (hidroxapatitas), proteínas (proteoglicanos, glicoproteínas, lipídios, ácidos, colágeno tipo I em maduro e III, IV, V, XI, XIII em áreas de regeneração).

Resultados da pesquisa e sua discussão

A destruição do tecido ósseo resulta de dois mecanismos: perda de tecido ósseo e reposição insuficiente. A destruição do tecido ósseo ocorre com a formação de lacunas erodidas (de reabsorção) de Havers. A reabsorção óssea inclui: a adesão à superfície do osso na área de reabsorção; a dissolução do componente mineral da matriz óssea devido à acidificação da lacuna de reabsorção até pH 4,5; a destruição dos componentes orgânicos por enzimas lisossomais; a remoção dos produtos de destruição da lacuna por meio de sua fuga para zonas claras (“despressurização” da zona de adesão densa do osteoclasto à matriz óssea). Na osso, a perda da matriz proteica e o aumento da reabsorção óssea levam à osteoporose e podem resultar em fraturas patológicas e redução do crescimento das trabéculas. O aumento do RANKL provavelmente causa a reabsorção óssea induzida por osteoclastos e a destruição do osso, e pode ajudar a explicar por que pacientes com osteomielite apresentam perda significativa de massa óssea. Em 2003, foram publicadas as primeiras comunicações descrevendo osteonecrose da mandíbula em pacientes que recebiam bisfosfonatos. No último protocolo de 2014, a AAOMS alterou o termo para osteonecrose da mandíbula relacionada ao uso de medicamentos (MRONJ). Recentemente, há um número suficiente de estudos que indicam os biomarcadores de regeneração óssea mais significativos para os clínicos (tabela 1).

TRAP é expresso pelos osteoclastos durante a reabsorção óssea, e a atividade de TRAP no soro correlaciona-se com a atividade reabsortiva em distúrbios do metabolismo ósseo. TRAP 5b é utilizado como referência para a atividade e quantidade de osteoclastos e pode ser especificamente detectado no soro por meio de análises imunológicas.

No estudo sobre osteonecrose induzida por bisfosfonatos, a coloração TRAP mostrou que o número de osteoclastos TRAP-positivos (ativados) diminuía com o tratamento com ZOL (número de células TRAP-positivas: grupo controle, 5,5 ± 1,4; grupo ZOL, 3,0 ± 2,1). Não houve diferenças significativas entre os grupos. Antes da imuno-histoquímica, a atividade peroxidase endógena foi inibida em seções incubadas em peróxido de hidrogênio. As seções foram submetidas à busca de antígeno com tampão de citrato-fosfato (pH 6,0). Para avaliar a resposta celular durante a remodelação óssea, foram utilizados anticorpos primários contra OPG, RANKL e TRAP, anticorpos policlonais produzidos em cabras (Santa Cruz Biotechnology, Dallas, Texas, EUA). O TRAP 5b pode ser detectado especificamente no soro por meio de análise imuno-histoquímica (IHC), já no sétimo dia após a primeira administração de denosumabe em ratos. Isso indica que o denosumabe inibe a formação de osteoclastos maduros in vivo. Uma vez que o denosumabe causa osteonecrose sem um efeito citotóxico propriamente dito, pode-se supor que a necrose ocorre devido a alterações estruturais, como uma superfície óssea não reabsorvível ou a ausência de crescimento de vasos. A metodologia de avaliação histoquímica foi descrita no modelo experimental de osteonecrose das mandíbulas de ratos sob tratamento com denosumabe pelos autores Williams et al (2014) – a maxila e o fêmur foram isolados de ratos, fixados em 4% de paraformaldeído, com solução tampão pH 7,4, a 4 graus por um dia, fixados em 70% de etanol. Em seguida, foi realizada a tomografia computadorizada, após a qual os tecidos obtidos foram descalcificados em 5% de EDTA e 4% de sacarose em tampão pH 7,4.

A fosfatase alcalina específica de osso (BALP) com função hepática normal em adultos é produzida a partir do osso na corrente sanguínea. Para o ensaio imunoenzimático de BALP, o limite de detecção é de 0,7 U/L, e os valores médios são de 24,9 ± 7,0 U/L e 19,7 ± 5,6 U/L para homens e mulheres na pré-menopausa, respectivamente. Assim, a BALP pode ser um marcador de escolha para o diagnóstico precoce de distúrbios do metabolismo ósseo.

O osteocalcina sérica é considerada um biomarcador específico da função dos osteoblastos para avaliar a taxa de formação do tecido ósseo na osteoporose. O aumento da osteocalcina intacta no soro reflete a síntese de novos osteoblastos. Após entrar na corrente sanguínea a partir do líquido extracelular, a osteocalcina sofre rápida degradação proteolítica em fragmentos polipeptídicos: aminoácidos 1–19 (N-terminal), 20–43 (MID), 1–43 (N-MID), 44–49 (C-terminal), 20–49 (MID-C).

O telopéptido carboxi-terminal do colágeno tipo 1 (CTX-1, telopéptido C-terminal, CrossLaps) é um produto da degradação do colágeno tipo 1. Diferenciam-se os isômeros α- (idade jovem) e β- (adultos) do CrossLaps. Em casos de metástase óssea, observa-se um aumento de mais de 20 vezes na concentração de CrossLaps no soro, seu nível aumenta após a menopausa e retorna ao normal um ano após a terapia medicamentosa com bifosfonatos. Em situações de remodelação óssea aumentada, o colágeno tipo I é destruído pelos osteoclastos, que liberam moléculas de CrossLaps. No estudo de Marx RE et al, foi identificado que o risco de complicações após intervenções cirúrgicas na cavidade oral, incluindo o desenvolvimento de osteonecrose, correlaciona-se com a quantidade de CrossLaps no soro.

O ativador do receptor do ligante NF-κB (RANKL) no soro sanguíneo humano, segundo pesquisas, mostra a presença de doenças metabólicas ósseas. Existem vários estudos que indicam marcadores bioquímicos na diagnose de trombose e disfunção endotelial. vWF desempenha um papel central na hemostasia primária, onde media a adesão das plaquetas ao subendotélio vascular danificado e, em seguida, a agregação das plaquetas. Dados experimentais indicam que o fator de Willebrand atua como um inibidor da angiogênese, dependente do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), realizando sua ação através de mecanismos intracelulares e extracelulares com a participação de avb3 e angiopetina-2, que servem como ligantes para o fator de Willebrand. O inibidor da via do fator tecidual (TFPI) pode influenciar a angiogênese independentemente do TF através de sequências em sua extremidade carboxílica (C-TFPI), bloqueando a ativação do receptor 2 do VEGF e enfraquecendo a capacidade migratória das células endoteliais. Níveis elevados de TFPI no plasma em estados inflamatórios podem levar à disfunção endotelial. O sindecano-1 é um proteoglicano de heparan sulfato da superfície celular, que regula a resposta inflamatória, a proliferação de células musculares lisas (SMC) em caso de dano vascular e é prognosticamente necessário na determinação da dinâmica da resposta inflamatória no organismo.

Conclusão

O nível basal desses marcadores permite avaliar o estado geral dos processos metabólicos no tecido ósseo, bem como justificar a possibilidade de suspensão de medicamentos que causaram alterações necróticas nas mandíbulas. Sabe-se que os necroses mandibulares associadas a medicamentos ocorrem no contexto do uso de medicamentos (aminobifosfonatos, anticorpos monoclonais, substâncias narcóticas contendo fosfato) após a ocorrência de trauma, como a cirurgia de extração dentária. Assim, por exemplo, a realização dos marcadores mencionados em pacientes com osteonecrose medicamentosa da mandíbula em períodos de acompanhamento prolongados (seis meses ou mais) é necessária para monitorar a reabsorção. Em casos de osteoporose, a atividade da fosfatase alcalina específica do osso de 66,4 ± 8,7 U/l foi encontrada em mulheres com mais de 59 anos. O nível médio de osteocalcina revelou uma diferença significativa entre a osteoporose pós-menopáusica (16,16 ± 4,50 ng/ml) e a não osteoporose (11,26 ± 3,07 ng/ml) em mulheres. A ausência do fator von Willebrand no soro sanguíneo indica processos angiogênicos expressivos: em modelos in vitro, foi demonstrado um aumento significativo na proliferação de células endoteliais na ausência do fator von Willebrand. Em pacientes com osteonecrose, observa-se uma diminuição do VEGF. O estudo dos marcadores de degeneração do tecido ósseo e dos marcadores vasculares permite entender mais claramente os princípios da ocorrência da osteonecrose e, consequentemente, prever de forma mais precisa, identificar potenciais marcadores de reação inflamatória e degeneração óssea, além de selecionar adequadamente a tática de tratamento desses pacientes, o tipo de intervenção cirúrgica: conservadora, cirúrgica (ressecção parcial, ressecção total das mandíbulas), paliativa, pré e pós-preparação medicamentosa do organismo para a intervenção.

G.A. Kosach, S.I. Kutukova, T.D. Vlasov, A.I. Yaremenko

Lista de referências

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