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Tejido adiposo medular
Los adipocitos de la médula ósea se derivan de la diferenciación de células madre mesenquimales (MSC) .png
Ilustración de la diferenciación de MSC en adipocitos y osteoblastos
Terminología anatómica

El tejido adiposo de la médula ósea (MAT), también conocido como tejido adiposo de la médula ósea (BMAT), es un tipo de depósito de grasa en la médula ósea . Aumenta en estados de baja densidad ósea: osteoporosis , [1] [2] anorexia nerviosa / restricción calórica , [3] [4] pérdida de peso esquelética como la que ocurre en los viajes espaciales , [5] [6] terapias contra la diabetes . [7]

Origen

Los adipocitos medulares se originan a partir de progenitores de células madre mesenquimales (MSC) que también dan lugar a osteoblastos , entre otros tipos de células. [8] Por lo tanto, se cree que MAT resulta de la diferenciación preferencial de MSC en el linaje de adipocitos , en lugar de osteoblastos, en el contexto de la osteoporosis. [9] Dado que la MAT aumenta en el contexto de la obesidad [10] [11] [12] y se suprime con el ejercicio de resistencia, [13] [10] [14] [15] o la vibración , [16]Es probable que la fisiología de MAT, en el marco de la estimulación / ejercicio mecánico, se aproxime a la del tejido adiposo blanco (WAT).

Regulación del ejercicio del tejido adiposo de la médula ósea

El primer estudio para demostrar la regulación del ejercicio de MAT en roedores se publicó en 2014; [10] Ahora, la regulación del ejercicio de MAT se ha confirmado en un ser humano [17], lo que agrega importancia clínica. Varios estudios demostraron una reducción de la MAT durante el ejercicio que se produce junto con un aumento de la cantidad de hueso. [15] [13] [14] [18] Dado que el ejercicio aumenta la cantidad ósea, reduce la MAT y aumenta la expresión de los marcadores de oxidación de ácidos grasos en los huesos, se cree que la MAT proporciona el combustible necesario para la formación ósea o el anabolismo inducidos por el ejercicio . [14]Una excepción notable ocurre en el contexto de la restricción calórica: la supresión de MAT con el ejercicio no produce un aumento en la formación ósea e incluso parece causar pérdida ósea. [4] [19] [18] De hecho, la disponibilidad de energía parece ser un factor en la capacidad del ejercicio para regular la MAT.

Relaciones con otros tipos de grasa

MAT tiene cualidades tanto de grasa blanca como marrón . [20] La grasa blanca subcutánea contiene un exceso de energía, lo que indica una clara ventaja evolutiva en tiempos de escasez. WAT es también la fuente de adipocinas y marcadores inflamatorios que tienen efectos tanto positivos (p. Ej., Adiponectina ) [21] como negativos [22] sobre los criterios de valoración metabólicos y cardiovasculares. La grasa abdominal visceral (VAT) es un tipo distinto de WAT que está "proporcionalmente asociado con morbilidad metabólica y cardiovascular negativa", [23] regenera el cortisol, [24]y recientemente se ha relacionado con una menor formación de hueso [25] [26] Ambos tipos de WAT difieren sustancialmente del tejido adiposo marrón (BAT) en un grupo de proteínas que ayudan a la función termogénica de BAT . [27] MAT, por su " ubicación específica en la médula , y su origen adipocito de al menos LepR + médula MSC se separa del almacenamiento de grasa no ósea por una mayor expresión de factores de transcripción ósea", [28] y probablemente indica un fenotipo de grasa diferente . [29] Recientemente, se observó que MAT "produce una mayor proporción de adiponectina , una adipocina asociada con un metabolismo mejorado, queWAT ", [30] sugiriendo una función endocrina para este depósito, similar, pero diferente, a la de WAT .

Impacto en la salud ósea

MAT aumenta en estados de fragilidad ósea. Se cree que el MAT es el resultado de la diferenciación preferencial de MSC en un adipocito, en lugar del linaje osteoblástico en la osteoporosis [31] [18], basándose en la relación inversa entre el hueso y el MAT en los estados osteoporóticos con fragilidad ósea. Se observa un aumento de MAT en los estudios clínicos de osteoporosis medidos por espectroscopia de RM . [32] [33] [34] La terapia con estrógenos en la osteoporosis posmenopáusica reduce la MAT. [35] Terapias antirresortivas como risedronato o zoledronatotambién disminuyen la MAT mientras se aumenta la densidad ósea, lo que respalda una relación inversa entre la cantidad de hueso y la MAT. Durante el envejecimiento, la cantidad de hueso disminuye [36] [37] y la grasa se redistribuye de los sitios subcutáneos a los ectópicos , como la médula ósea , los músculos y el hígado. [38] El envejecimiento se asocia con un menor sesgo osteogénico y mayor adipogénico de las CMM. [39] Este sesgo relacionado con el envejecimiento de MSC lejos del linaje de osteoblastos puede representar una mayor expresión de PPARγ basal [40] o una disminución de Wnt10b. [41] [42] [43] Por tanto, se cree que la fragilidad ósea, la osteoporosis y las fracturas osteoporóticas están vinculadas a mecanismos que promueven la acumulación de MAT.

  • Secciones histológicas que muestran adipocitos de médula ósea

  • Sección histológica representativa del fémur distal de un ratón C57BL / 6 sano de 16 semanas que demuestra una cantidad típica de adipocitos en la médula.

  • Sección histológica representativa del fémur distal de un ratón C57BL / 6 de 16 semanas de edad después de 6 semanas de restricción calórica que demuestra una mayor cantidad de adipocitos en la médula.

Mantenimiento de células madre hematopoyéticas

Los adipocitos de la médula ósea secretan factores que promueven la renovación de las HSC en la mayoría de los huesos. [44]

Las células hematopoyéticas (también conocidas como células sanguíneas) residen en la médula ósea junto con los adipocitos de la médula. Estas células hematopoyéticas se derivan de las células madre hematopoyéticas (HSC) que dan lugar a diversas células: células de la sangre, sistema inmunológico, así como células que descomponen el hueso ( osteoclastos ). La renovación de las HSC se produce en el nicho de las células madre de la médula ósea , un microambiente que contiene células y factores secretados que promueven la renovación y diferenciación adecuadas de las HSC. El estudio del nicho de las células madre es relevante para el campo de la oncología con el fin de mejorar la terapia de cánceres hematológicos múltiples . Como tales cánceres a menudo se tratan conTrasplante de médula ósea , existe interés en mejorar la renovación de las HSC.

Medida

Para comprender la fisiología de MAT, se han aplicado varios métodos analíticos. Los adipocitos medulares son difíciles de aislar y cuantificar porque están intercalados con elementos óseos y hematopoyéticos . Hasta hace poco, las mediciones cualitativas de MAT se basaban en la histología ósea , [45] [46] que está sujeta a un sesgo de selección del sitio y no puede cuantificar adecuadamente el volumen de grasa en la médula. Sin embargo, las técnicas histológicas y la fijación hacen posible la visualización de MAT, la cuantificación del tamaño de los adipocitos y la asociación de MAT con el endostio circundante , el medio celular y los factores secretados. [47] [48] [49]

Los avances recientes en la identificación de marcadores intracelulares y de la superficie celular y los análisis unicelulares condujeron a una mayor resolución y cuantificación ex vivo de alto rendimiento . La cuantificación por citometría de flujo se puede utilizar para purificar los adipocitos de la fracción vascular estromal de la mayoría de los depósitos de grasa. [50] Las primeras investigaciones con este tipo de maquinaria mencionaron que los adipocitos eran demasiado grandes y frágiles para la purificación mediante citómetro, lo que los hacía susceptibles a la lisis; sin embargo, se han realizado avances recientes para mitigar esto; [51] sin embargo, esta metodología sigue planteando desafíos técnicos [52] y es inaccesible para gran parte de la comunidad de investigadores.

Para mejorar la cuantificación de MAT, se han desarrollado nuevas técnicas de imagen como un medio para visualizar y cuantificar MAT. Aunque la espectroscopia de resonancia magnética de protones (1H-MRS) se ha utilizado con éxito para cuantificar la MAT vertebral en humanos, [53] es difícil de emplear en animales de laboratorio. [54] La resonancia magnética (MRI) proporciona una evaluación MAT en el esqueleto vertebral [55] junto con mediciones de densidad medular basadas en μCT . [56] Recientemente se desarrolló un método volumétrico para identificar, cuantificar y localizar MAT en huesos de roedores, que requiere tinción de osmio de huesos y μCTimagenología, [57] seguida de un análisis de imagen avanzado del volumen de lípidos ligados al osmio (en mm 3 ) en relación con el volumen óseo. [10] [14] [13] Esta técnica proporciona una cuantificación y visualización reproducible de MAT, lo que permite la capacidad de cuantificar consistentemente los cambios en MAT con dieta, ejercicio y agentes que limitan la asignación del linaje precursor. Aunque el método del osmio es cuantitativamente preciso, el osmio es tóxico y no se puede comparar entre experimentos por lotes. Recientemente, los investigadores desarrollaron y validaron [14] una técnica de escáner de resonancia magnética de 9.4T que permite la localización y cuantificación volumétrica (3D) que se puede comparar entre experimentos, como en. [4]

  • Métodos para la cuantificación del tejido adiposo de la médula ósea (MAT)
  • Demostración del método de osmio-μCT con procesamiento de imágenes avanzado

    Figura. Esta figura demuestra el uso del método de osmio-μCT con procesamiento de imágenes avanzado para cuantificar MAT. En esta figura, se muestra que el ejercicio de carrera suprime MAT a pesar del agonista de PPARγ. Se obtienen imágenes de osmio aglutinante de grasa a través de μCT (A) en n = 5 por grupo de imágenes superpuestas. Se muestra la cuantificación del osmio como MAT / volumen óseo en todo el fémur. a, significativo debido a Rosi. b, significativo debido al ejercicio. Rosi = rosiglizaone, CTL = control, E = ejercicio.

  • Resonancia magnética con procesamiento de imágenes como método para cuantificar MAT.

    Figura. Esto demuestra el uso de imágenes de resonancia magnética (escáner de 9,4 T) junto con el procesamiento de imágenes avanzado para cuantificar MAT. Las imágenes y el gráfico demuestran que MAT es más alta en ratones obesos que en ratones delgados. Los ratones B6 fueron alimentados con HFD desde las 4 semanas hasta las 16 semanas. MAT se cuantificó mediante resonancia magnética. A) Se muestran n = 10 imágenes promedio de grupos superpuestos. B) MAT normalizada al volumen óseo en cada grupo.

Referencias

 Este artículo incorpora texto de Gabriel M. Pagnotti y Maya Styner disponible bajo la licencia CC BY 4.0 .

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Lectura adicional

  • "El tejido graso de la médula ósea segrega una hormona que ayuda al cuerpo a mantenerse sano" . Universidad de Michigan. 3 de julio de 2014. Archivado desde el original el 15 de marzo de 2015.
  • "Otra razón para hacer ejercicio: quemar grasa ósea es clave para una mejor salud ósea" . Science Daily . 18 de mayo de 2017.