Progressione ed eziologia della porosità corticale nella malattia ossea diabetica (PREPT2D)

L'obiettivo generale di questo studio proposto è indagare i processi biologici sottostanti che guidano l'aumento della porosità corticale nel contesto del diabete di tipo 2 e comprendere l'evoluzione longitudinale della malattia ossea diabetica umana con un'attenzione particolare alla porosità corticale. I ricercatori propongono il primo studio longitudinale sulla progressione dei pori nei pazienti con T2D, che verrà eseguito utilizzando un nuovo approccio combinato di tomografia computerizzata quantitativa periferica ad alta risoluzione (HR-pQCT) e risonanza magnetica con contrasto (CE MR). I ricercatori utilizzeranno nuovi approcci di analisi delle immagini per caratterizzare il contenuto dei pori e la distribuzione spaziale della porosità all'interno della corteccia e l'analisi degli elementi microfiniti (μFE) per quantificare l'impatto biomeccanico della porosità.

I deficit di qualità ossea alla base dell'aumentata fragilità nel T2D non sono completamente compresi. A livello dei tessuti, sono in corso ricerche che valutano i deficit nelle proprietà dei materiali e nella resistenza alla frattura. A livello strutturale, l'aumento della porosità corticale è un deficit chiaramente stabilito nella qualità ossea nel diabete di tipo 2. La porosità è un importante determinante della forza, della rigidità e della tenacità alla frattura del tessuto corticale e rappresenta quindi un obiettivo importante per la prevenzione o l'inversione della fragilità scheletrica associata al T2D.

I meccanismi che guidano l'aumento della porosità corticale nel T2D sono sconosciuti. Per sviluppare trattamenti specificamente mirati alla prevenzione o all'inversione della porosità patologica, i ricercatori devono comprendere i driver biologici della porosità. Oggi questi driver biologici sono sconosciuti. All'interno della corteccia compatta, la formazione di grandi pori corticali è stata attribuita al raggruppamento di osteoni e alla fusione dei canali Haversiani. Al confine endocorticale, si ipotizza che la "trabecolarizzazione" o l'espansione dello spazio midollare guidi gli aumenti osservati della porosità corticale. Molteplici meccanismi di espansione dello spazio dei pori probabilmente sono in gioco nella malattia ossea diabetica.

L'aumento dell'adiposità del midollo e la compromissione della salute microvascolare sono aspetti riconosciuti del T2D mellito e possono essere implicati nello sviluppo della porosità patologica. Gli studi che studiano i modelli di roditori e gli esseri umani hanno stabilito l'associazione tra aumento del grasso del midollo e T2D. (Il solo indice di massa corporea, al contrario, non ha dimostrato di avere un'associazione con il grasso del midollo.) L'aumento del grasso midollare, a sua volta, è associato a una bassa densità minerale ossea (BMD) e a una scarsa microstruttura trabecolare. I ricercatori hanno anche documentato che l'aumento del grasso midollare è associato a fratture vertebrali, indipendentemente dalla densità minerale ossea. Il concetto storico di grasso midollare come semplice riempitivo passivo è stato superato dall'apprezzamento per questo deposito di grasso come attore dinamico della qualità ossea. Ad oggi questo collegamento è stato studiato principalmente in termini di microstruttura ossea trabecolare; i ricercatori propongono che potrebbe essere un giocatore anche nella microstruttura dell'osso corticale. Le complicanze microvascolari del T2D sono tra le manifestazioni più gravi della malattia. Nella malattia avanzata, la neovascolarizzazione attraverso il processo di angiogenesi porta alla progressione della retinopatia e della nefropatia. Lavori recenti hanno suggerito che la patologia microvascolare influisce anche sulla qualità dell'osso trabecolare nel diabete. Nell'osso corticale, dove la maggior parte della porosità contiene vasi sanguigni, la neovascolarizzazione richiede la rimozione del tessuto osseo. Pertanto i ricercatori ipotizzano che la patologia microvascolare possa influenzare i cambiamenti microstrutturali corticali nel T2D.

Il contenuto dello spazio dei pori patologico può indicare i driver dell'espansione dello spazio dei pori e portare a strategie per prevedere e prevenire le fratture correlate alla porosità. La caratterizzazione del contenuto dei pori può indicare l'allargamento dello spazio dei pori mediante l'espansione della cavità midollare, l'espansione della rete vascolare o entrambi. Se i ricercatori scoprono che la distribuzione o la composizione alterata del midollo è associata a una maggiore porosità nel T2D, ciò suggerisce che l'espansione della cavità midollare potrebbe contribuire alla porosità patologica. In questo caso i ricercatori indirizzerebbero gli sforzi futuri verso il tema emergente delle interazioni grasso-osso, in particolare: 1) l'equilibrio tra differenziazione degli osteoblasti e degli adipociti che si verifica da un comune precursore multipotente; e 2) l'azione delle adipochine sul rimodellamento osseo. Se i ricercatori determinano che la distribuzione alterata dei vasi o la salute microvascolare è associata a una maggiore porosità nel T2D, ciò suggerisce che la rete vascolare potrebbe contribuire alla porosità patologica. In questo caso i ricercatori indirizzerebbero la ricerca futura verso l'interazione tra il sistema vascolare e il rimodellamento osseo corticale. È noto che il sistema vascolare influenza il rimodellamento osseo attraverso sostanze vasoattive rilasciate dalle cellule endoteliali. Nel contesto del disuso, ad esempio, la perdita ossea è associata ad un aumento della vascolarizzazione e dell'iperemia, ottenuta mediante il rilascio di sostanze vasoattive da parte delle cellule endoteliali. Man mano che i ricercatori esaminano questi possibili meccanismi di aumento della porosità corticale, verranno chiarite le strategie di trattamento appropriate. In particolare, l'aumento della porosità correlata al metabolismo dei grassi potrebbe indicare interventi incentrati sulla direzione della differenziazione delle cellule staminali mesenchimali verso l'osteoblastogenesi o sulla regolazione dell'azione delle adipochine sul rimodellamento osseo. In alternativa, l'aumento della porosità dovuto al danno microvascolare potrebbe indicare la modulazione dei vasoregolatori o la terapia anti-angiogenica utilizzata per combattere la neovascolarizzazione e l'erosione ossea nell'artrite reumatoide.