Proteinele și căile implicate în inflamație sunt asociate cu modificări ale densității minerale osoase în timp

Studiul publicat în Journal of Bone and Mineral Research a fost realizat pentru a examina legătura dintre markerii proteomici și densitatea minerală osoasă (evaluată longitudinal) la adolescenți și adulți tineri supraponderali sau cu obezitate, preponderent de origine hispanică. Cercetarea a fost efectuată pe două cohorte independente, cu măsurători repetate de densitate minerală osoasă și analize proteomice cu peste 600 de proteine asociate inflamației și parametrilor cardiometabolici. Studiul evidențiază rolul inflamației cronice în alterarea sănătății osoase chiar din perioada de creștere și sugerează faptul că anumite proteine și căi metabolice ar putea fi implicate în scăderea densității minerale osoase în rândul tinerilor cu risc crescut.
Densitatea minerală osoasă se formează și atinge vârful în primele trei decade de viață. O densitate scăzută la maturitate timpurie poate crește riscul de osteopenie și osteoporoză mai târziu. Diferite studii arată că inflamația cronică de grad scăzut influențează negativ echilibrul dintre osteoblasti și osteoclasti, favorizând scăderea masei osoase și accelerând resorbția. La persoanele cu obezitate, procesele inflamatorii și rezistența la insulină pot contribui la degradarea osoasă prematură.

Majoritatea cercetărilor pe tema proteomicii și a densității minerale osoase s-au concentrat pe adulți vârstnici, cu un număr mic de participanți și, adesea, pe populații ne-diversificate etnic. Până în prezent, nu au existat studii ample care să evalueze longitudinal modificările proteomice în perioada acumulării de masă osoasă (adolescență) și în perioada de vârf a densității minerale osoase (adulți tineri). În plus, comunitățile hispanice sunt adesea subreprezentate în cercetările privind sănătatea osoasă, deși riscul de osteoporoză și ratele de nediagnosticare pot fi mai ridicate în această populație.

Despre studiu

Cohorte și participare

Studiul a utilizat două cohorte independente:

1. Cohorta SOLAR (Study for Latino Adolescents at Risk)

• 328 de adolescenți (8-13 ani la momentul inițial), cu istoric familial de diabet zaharat de tip 2 și indice de masă corporală peste percentila 85 pentru vârstă și sex.  
• Au participat 304 adolescenți cu date complete de proteomică și densitate minerală osoasă, urmăriți în medie 3,2 ani, până la vârsta de 19 ani.  
• Măsurătorile de densitate minerală osoasă au fost efectuate anual, iar analizele proteomice (peste 650 de proteine) au fost realizate din probe de sânge recoltate la 2 ore în cadrul testului de toleranță la glucoză.

2. Cohorta Meta-AIR (Metabolic and Asthma Incidence Research)

• 174 de adulți tineri (17-23 ani), urmăriți în medie 4,1 ani.  
• Dintre aceștia, 169 au avut date complete pentru proteine (346 proteine măsurate) și densitate minerală osoasă.  
• Populația a fost de asemenea preponderent hispanică și cu suprapondere sau obezitate din perioada adolescenței.

Analizele proteomice și măsurătorile osoase

• Proteine măsurate: s-au folosit panouri comerciale Olink Explore 384 (pentru inflamație și cardiometabolism), bazate pe tehnica proximity extension assay, cu validare în studii anterioare.  
• Densitatea minerală osoasă: determinată prin scanări de absorbțiometrie duală cu raze X (DXA) la nivelul corpului întreg.  

Metodologie statistică

• Modele liniare mixte cu interceptă randomizată pentru fiecare participant, pentru a surprinde evoluția densității minerale osoase în timp și asocierile cu nivelul proteinelor de la momentul inițial.  
• Ajustări pentru factori precum vârsta inițială, sex, stadiu pubertar (adolescenți), indice de masă corporală, nivel de educație parentală și etnie (pentru cohorta de adulți).  
• Pentru a controla erorile de tip I, pragul de semnificație a fost corectat prin metode ce țin cont de numărul efectiv de teste (Meff).  

Rezultate

Cohorta SOLAR (adolescenți)

• Date demografice: Vârsta medie la momentul inițial 11,3 ani; 57,6% băieți; densitatea minerală osoasă medie 0,927 g/cm^2. Pe parcursul urmăririi, fiecare participant și-a crescut progresiv masa osoasă (valorile ajungând peste 1,0 g/cm^2 la final, în unele cazuri).
• Asocieri proteine - densitatea osoasă:  

• 44 proteine au prezentat asocieri semnificative cu evoluția densității osoase în timp, după ajustări și corecții de multiple teste. Dintre acestea, o mare parte au fost asociate negativ cu modificările densității osoase, în timp ce altele au arătat relații pozitive.  
• Unele proteine cu rol cunoscut în formarea osului (de exemplu osteopontina / SPP1) au fost asociate pozitiv cu creșterea densității osoase pe termen lung. În schimb, interleukina 6 și CD70 (implicate în inflamație) au prezentat asocieri negative.  
• Sclerostin, un regulator clasic în metabolismul osos, a fost asociat pozitiv cu densitatea la momentul inițial, însă asocierile longitudinale nu au fost semnificative.  
• În urma analizei rețelei de interacțiuni proteice (STRING), au fost identificate căi și procese biologice importante: interacțiunea citokină-receptor de citokină și semnalizarea PI3K-Akt, ambele corelate cu inflamația și răspunsul imun.

Cohorta Meta-AIR (adulți tineri)

• Date demografice: Vârsta medie 19,9 ani; 55,0% bărbați; densitatea minerală osoasă medie 1,184 g/cm^2. Valorile au rămas stabile la a doua vizită, indicând faptul că acești participanți se aflau probabil în perioada de platou a densității osoase.  
• Asocieri proteine - densitatea osoasă:  

• Doar 3 proteine au evidențiat asocieri semnificative, toate negative, cu modificarea densității pe durata studiului (endoglin, glutaminil-peptid ciclotransferaza, selectina E).  
• Selectina E a arătat o legătură puternic negativă, sugerând că inflamația endotelială poate fi un factor de risc pentru scăderea masei osoase.  
• După excluderea participanților ne-hispanici, proteina ICAM3 (măsurată și în SOLAR) a rămas semnificativ asociată negativ cu densitatea osoasă, consolidând paralela cu datele de la adolescenții hispanici.

Analize suplimentare: rolul obezității și sexului

• În rândul adolescenților, două proteine (procathepsin L și ICAM3) și-au modificat intensitatea asocierii cu densitatea osoasă odată cu creșterea indicelui de masă corporală.  
• În privința sexului, scavenger receptor class F member 1 a avut un efect mai pronunțat la bărbați.  
• Nu au fost observate efecte majore de interacțiune cu rezistența la insulină (HOMA-IR).

Concluzii

Studiul subliniază că procesele inflamatorii și căile de semnalizare asociate (de exemplu interacțiunea citokină-receptor și calea PI3K-Akt) pot contribui la scăderea sau încetinirea creșterii densității minerale osoase încă din adolescență și tinerețe, etape critice în formarea capitalului osos pentru întreaga viață. Un număr important de proteine cu rol în inflamație sau metabolism au prezentat asocieri relevante, indicând potențiale ținte de prevenție a osteoporozei la populațiile cu risc crescut.

Aceste constatări contribuie la înțelegerea timpurie a relațiilor dintre inflamație, obezitate și sănătatea osoasă în rândul tinerilor de origine hispanică, oferind totodată indicii despre posibile biomarkeri proteici ce ar putea fi folosiți pentru a identifica din timp persoanele cu risc crescut de masă osoasă insuficientă. Studiile viitoare cu eșantioane mai mari și monitorizare prelungită vor putea confirma specificitatea acestor proteine în mecanismele de remodelare osoasă și vor deschide calea către intervenții țintite care să susțină o dezvoltare optimă a masei osoase.