Tuesday, October 8, 2019

Tratando a acondroplasia: desvendando o mecanismo de ação das estatinas no crescimento ósseo

Introdução

O texto abaixo pode parecer muito técnico, mas você pode ler mais sobre o básico em outros artigos deste blog. Você só precisa ir até a página de índice no seu idioma preferido (inglês, espanhol ou português; veja a barra no topo desta página) para encontrar mais informações sobre tudo o que é discutido aqui, como a placa de crescimento e as estatinas. Também adicionei vários links para esses artigos ao longo do texto.

Qual o papel do FGFR3 no crescimento ósseo?

O crescimento ósseo é um processo rigidamente controlado que ocorre dentro de estreitas camadas de cartilagem localizadas nas extremidades dos ossos longos das crianças, as placas de crescimento. As células responsáveis ​​pelo crescimento ósseo nas placas de crescimento são chamadas de condrócitos (Figura 1) (1).


Figura 1. Estrutura da placa de crescimento cartilaginosa.





Como sabemos, o receptor de fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3) ajuda a modular o ciclo celular dos condrócitos na placa de crescimento por duas vias químicas principais, uma definida por um grupo de enzimas chamadas MAPK e a outra por sua principal enzima, a STAT1. Enquanto a STAT1 controla o ritmo de multiplicação (proliferação) da célula, a via MAPK é um controlador-chave do ritmo de diferenciação de condrócitos (hipertrofia) (Figura 2) (1). O FGFR3, trabalhando por essas vias, inibe o crescimento ósseo.

Figura 2. Vias do FGFR3.



Vias de sinalização ativadas pelo FGF/FGFR. FGFs induzem dimerização, ativação de quinase e transfosforilação de resíduos de tirosina de FGFRs, levando à ativação de vias de sinalização a jusante. Várias vias são estimuladas pela sinalização de FGF/FGFR, como as vias Ras-MAP quinase (MAPK), PI3K/AKT e PLC-γ. Além disso, a sinalização do FGF também pode estimular a via STAT1/p21. A sinalização do FGF/FGFR também fosforila a proteína Shc e Src. FGF/FGFR desempenham papéis cruciais na regulação da proliferação, diferenciação e apoptose de condrócitos por vias de sinalização a jusante. De Su N et al., Bone Res. 2014 (2). Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

Não se preocupe com a complexidade aqui, visite o glossário do blog para obter uma breve descrição da placa de crescimento e de suas camadas. Outros artigos do blog também contêm descrições mais detalhadas da placa de crescimento (você pode tentar este).

Estatinas para a acondroplasia? 


As estatinas estão sob os holofotes desde 2014, quando um grupo japonês publicou um elegante estudo explorando o uso de estatinas para a acondroplasia: eles descobriram que as estatinas eram capazes de resgatar o crescimento ósseo em um modelo de acondroplasia (você pode ler mais aqui) (3 ). No entanto, eles não conseguiram elucidar como esses medicamentos teriam funcionado (seu mecanismo de ação). Posteriormente, o grupo tcheco liderado pelo Dr. Pavel Krejci publicou um estudo em que descartou qualquer efeito direto das estatinas no FGFR3 (4), mantendo a questão de como as estatinas poderiam ter resgatado o crescimento ósseo naquele estudo original sem uma resposta apropriada.

Pensando em soluções terapêuticas para acondroplasia
as estatinas podem se tornar uma solução útil: são baratas, têm um perfil de segurança conhecido e têm sido amplamente utilizadas em várias indicações clínicas, inclusive em crianças e mulheres grávidas. Leia mais sobre as estatinas aqui.

Se as estatinas não bloqueiam o FGFR3, como elas resgatam o crescimento ósseo?

  • As estatinas restauram a proliferação de condrócitos
Um estudo muito recente publicado por outro grupo japonês parece finalmente ter revelado o mecanismo de ação desses medicamentos, explicando como as estatinas podem induzir o crescimento ósseo na acondroplasia.

Ishikawa et al. (5) descobriram que a fluvastatina, uma das estatinas, foi capaz de aumentar a expressão de um dos principais reguladores do crescimento ósseo, uma proteína chamada Indian Hedgehog (IHH). A IHH, por sua vez, induz a liberação
local de um peptídeo na placa de crescimento chamado peptídeo relacionado ao hormônio da paratireóide (PTHrP). Quando o PTHrP é liberado na placa de crescimento, estimula os condrócitos a permanecerem em um estado proliferativo (1), retardando sua transição para o estado hipertrófico. Este artigo do blog tem mais informações sobre as atividades do eixo IHH-PTHrP na placa de crescimento.

Portanto, tanto o IHH quanto o PTHrP são promotores de crescimento ósseo, em contraste com o FGFR3, que funciona naturalmente como um freio de crescimento na placa de crescimento.

Existe alguma correlação entre o FGFR3 e a IHH?

Em 2001, Chen et al. (6) demonstraram que o FGFR3 causava um efeito inibitório direto no eixo IHH-PTHrP na placa de crescimento (Figura 3). O mecanismo exato pelo qual o FGFR3 inibe a IHH e a PTHrP ainda não está claro, embora pareça que uma das vias químicas ativadas através do FGFR3 (a via STAT1 - Figura 2) induz inibidores do ciclo celular (agentes que bloqueiam a multiplicação celular), levando à inibição da IHH (que é, como dito acima, um promotor de proliferação celular).

Figura 3. Correlação entre o FGFR3 e a IHH na placa de crescimento. 




Modelo das relações entre FGF-FGFR3 e a sinalização IHH-PTHrP-PTHrP-R na formação óssea endocondral. Os sinais FGF-FGFR3 e IHH-PTHrP-PTHrP-R são transmitidos por duas vias paralelas integradas que mediam funções sobrepostas e distintas durante o crescimento de ossos longos. Tanto o FGFR3 quanto o IHH afetam a proliferação de condrócitos. No entanto, o FGFR3 é um regulador negativo do crescimento ósseo, enquanto o IHH regula positivamente o crescimento ósseo. As evidências sugerem que a sinalização de FGF-FGFR3 induz a ativação de proteínas STAT, a regulação positiva da expressão de inibidores do ciclo celular e a regulação negativa da expressão de IHH. Os sinais FGF-FGFR3 e PTHrP-PTHrP-R inibem a diferenciação de condrócitos, e ambos os sinais parecem atuar de maneira dominante e independente. De Chen L et al. Hum Mol Gen 2001; 10 (5): 457-65 (6). Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

Então, em resumo, Ishikawa et al. descobriram que as estatinas parecem restaurar o eixo IHH-PTHrP nos condrócitos afetados pela sinalização do FGFR3, melhorando a capacidade de proliferação dessas células.

Por que esse achado é importante?

Como vimos acima, o FGFR3 inibe o crescimento ósseo, reduzindo a taxa de proliferação de condrócitos e sua capacidade de diferenciar e crescer (amadurecer, um processo chamado hipertrofia). Esses dois estágios dos condrócitos representam o núcleo do processo de crescimento ósseo.

Para colocar essas informações em contexto e ajudar os leitores a entender sua relevância, é importante saber que a
atual terapia potencial mais avançada para a acondroplasia, o vosoritide, que é um análogo do peptídeo natriurético do tipo C (CNP), funciona especificamente sobre a via MAPK, portanto, resgata apenas um dos principais processos regulados pelo FGFR3 (7).

Nesse contexto, é possível que estratégias que visem inibir diretamente a atividade do FGFR3 possam proporcionar melhores resultados em termos de resgate do crescimento ósseo, pois afetariam as duas principais vias desencadeadas por esse receptor (Figura 2). Este é o caso do recifercept (TA-46) e do infigratinib (BGJ-398) (confira os artigos no blog que revisam essas moléculas).

Em conclusão, os dados fornecidos por Ishikawa et al. podem servir como base para os pesquisadores explorarem a combinação de terapias direcionadas à via MAPK - todas as terapias baseadas no CNP, inibidores anti-MAPK quinase e meclizina - com estatinas, aproveitando seus mecanismos exclusivos de ação. Essas combinações poderiam funcionar em sinergia para resgatar o crescimento ósseo na acondroplasia e em outras displasias esqueléticas nas quais a atividade excessiva do FGFR3 desempenha um papel relevante.

Referências


1. Long F, Ornitz DM. Development of the endochondral skeleton. Cold Spring Harb Perspect Biol 2013;5(1):a008334. Acesso gratuito.

2. Su N et al. Role of FGF/FGFR signaling in skeletal development and homeostasis: learning from mouse models. Bone Res. 2014;2:14003.
Acesso gratuito.

3. Yamashita A et al. Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes. Nature 2014 ;513(7519):507-11.

4. Fafilek B et al. Statins do not inhibit the FGFR signaling in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2017 Sep;25(9):1522-1530.
Acesso gratuito.
 
5. Ishikawa M et al. The effects of fluvastatin on indian hedgehog pathway in endochondral ossification. Cartilage. 2019 Jul 22:1947603519862318.

6. Chen L et al. A Ser(365)-->Cys mutation of fibroblast growth factor receptor 3 in mouse downregulates Ihh/PTHrP signals and causes severe achondroplasia. Hum Mol Genet 2001; 10(5):457-65.
Acesso gratuito.

7. Lorget F et al. Evaluation of the therapeutic potential of a CNP analog in a Fgfr3 mouse model recapitulating achondroplasia. Am J Hum Genet. 2012 ;91(6):1108-14.
Acesso gratuito.