Evaluación de diferentes biomarcadores de cartílago sérico en la respuesta aguda a caminar y andar en bicicleta en varones sanos

Los biomarcadores se pueden utilizar para controlar el metabolismo del cartílago y servir como marcadores de pronóstico o diagnóstico para detectar cambios en la estructura de la articulación (8). La mayoría de estos biomarcadores son componentes esenciales de la matriz extracelular del cartílago (MEC). La medición de los biomarcadores del cartílago se basa en el principio de que la carga osmótica y mecánica desencadena la salida de fragmentos de ECM producidos proteolíticamente hacia el líquido sinovial y luego fuera de la cápsula articular. Por tanto, las concentraciones de biomarcadores se pueden medir mediante inmunoensayos en el líquido sinovial, la sangre y la orina. De manera similar, las concentraciones de biomarcadores se han utilizado para investigar los efectos agudos o a largo plazo del ejercicio sobre la salud y el metabolismo del cartílago articular.

El biomarcador de cartílago sérico más estudiado es la proteína de matriz oligomérica del cartílago (COMP). COMP, también conocida como trombospondina-5, es una glicoproteína pentamérica compuesta por cinco subunidades idénticas. El extremo C-terminal de cada monómero interactúa con numerosas proteínas KDHM, como el colágeno II, el colágeno IX, las matrilinas y los proteoglicanos (9). Además, COMP afecta la secreción de colágeno y la fibrilogénesis, influyendo así en la tasa de formación, organización y diámetro de las fibrillas (10). Debido a estas interacciones con otras proteínas KDHM, COMP tiene un papel importante en el ensamblaje y estructura de la matriz del cartílago, determinando sus propiedades mecánicas.

Con base en estas propiedades, el COMP ha sido ampliamente estudiado en términos de carga aguda y se ha demostrado que es mecanosensible (11). Se ha descubierto que los niveles séricos de COMP varían entre -16% y +39% después de 30 minutos de intervenciones de carrera moderada (12). Sin embargo, no se detectó ningún aumento en la concentración sérica en respuesta a otros ejercicios agudos, como la flexión de rodilla o la flexión/extensión lumbar repetida (13). Esto sugiere que la respuesta aguda de COMP en suero depende de las características de carga articular.

Otros biomarcadores de interés son las enzimas proteolíticas implicadas en la degradación de los componentes KDHM del cartílago. Las metaloproteinasas de matriz (MMP) son una familia de enzimas que varían en especificidad de sustrato y estructura primaria.

Algunos miembros de la familia MMP desempeñan un papel tanto en la remodelación como en la degradación patológica de KDHM. Por ejemplo, la MMP-3 (estromelisina) degrada la mayoría de los componentes de KDHM y activa otras MMP como la MMP-9 (gelatinasa B), que a su vez desempeña un papel importante en el desarrollo de la OA (14).

YKL-40 es otra proteína KDHM implicada en la patogénesis del cartílago. Aunque la función de YKL-40 no se ha definido en detalle, se ha demostrado que está implicada en la remodelación tisular general y en procesos inflamatorios como glicosilasa (15). Los niveles de YKL-40 aumentan durante la inflamación de las articulaciones y los niveles de resistina también se elevan ante estímulos inflamatorios. La resistina es una adipocina que inicialmente se asoció con la obesidad y la resistencia a la insulina en roedores.

La respuesta de las concentraciones de MMP, YKL-40 y resistina al ejercicio se ha investigado previamente. Se ha demostrado que correr un maratón aumenta las concentraciones séricas de MMP-3 (+142%), YKL-40 (+56%) y resistina (+107%) inmediatamente después del maratón en comparación con los valores iniciales (16).

El colágeno tipo II es un componente importante del cartílago articular. La degradación del colágeno tipo II se produce mediante la actividad de colagenasas y MMP-9. Coll2-1 es un epítopo peptídico específico ubicado en la triple hélice de las moléculas de colágeno tipo II y es un marcador de degeneración del cartílago.

La forma nitrada de Coll2-1 se llama Coll2-1 NO2 y refleja la degradación de la matriz del cartílago relacionada con la oxidación. Se ha demostrado que las concentraciones séricas de Coll2-1 (-13%) y Coll2-1 NO2 (-19%) disminuyen después de una carrera de maratón (17).

Nagaoka et al. (18) evaluaron el metabolismo del colágeno del cartílago de atletas expuestos a cargas articulares intensas. Midieron tanto la síntesis de colágeno tipo II como los biomarcadores de degradación en la orina. Los resultados mostraron que la degradación del colágeno tipo II aumentó en respuesta a ejercicios de resistencia que incluían cargas articulares intensas, especialmente en atletas que realizaban movimientos de salto frecuentes como voleibol, baloncesto y balonmano.

El objetivo de nuestro estudio fue examinar el efecto agudo de dos intervenciones de ejercicio comúnmente utilizadas (caminar y andar en bicicleta) sobre la correlación de los biomarcadores séricos que reflejan el metabolismo de la matriz extracelular del cartílago, COMP, YKL-40 y MMP3.