La Acción Terapéutica de la Glucosamina se Debe a la Reducción del Metabolismo del Cartílago Articular

• AUTOR: Uitterlinden EJ, Jahr H, van Osch GJ y colaboradores
• TITULO ORIGINAL: Glucosamine Reduces Anabolic as Well as Catabolic Processes in Bovine Chondrocytes Cultured in Alginate
• CITA: Osteoarthritis and Cartilage 15(11):1267-1274, Nov 2007
• MICRO: Mediante la interferencia en el metabolismo de la glucosa, los derivados de la glucosamina reducen la actividad metabólica de los condrocitos e interfieren tanto en los procesos anabólicos como catabólicos; por ello, sus efectos en el tratamiento de la osteoartritis se deberían más a un efecto protector de la degradación de la matriz extracelular que a la estimulación de su síntesis.

Introducción

Aunque la eficacia de la glucosamina (GlcN) aún es motivo de debate, su utilización en el tratamiento de la osteoartritis (OA) está ampliamente difundido en la actualidad. Algunos autores sugieren un efecto benéfico de este nutracéutico en la OA moderada a grave mediante la inducción de cambios estructurales a nivel del cartílago, probablemente al actuar como precursor de la formación de glucosaminoglicanos (GAG) de la matriz extracelular (MEC). Sin embargo, este efecto no está claramente demostrado e, incluso, se ha propuesto que alteraría tanto la formación como la degradación de la MEC a nivel del cartílago articular. Estas variaciones en los resultados hallados en los diferentes trabajos sobre el tema podría deberse al uso de distintos tipos de GlcN, como la GlcN clorhidrato (GlcN-ClH), la GlcN sulfato (GlcN-S) o la N-acetil-GlcN (NAcGlcN); o bien a los diferentes tipos de cultivos utilizados (monocapa o pellets), o por variaciones en la fase del desarrollo celular en la cual se realizan estos experimentos, ya que la mayoría evalúa el efecto de la GlcN en la fase anabólica cuando aún no se ha formado la MEC.

En este trabajo, los autores se propusieron evaluar el efecto de los distintos tipos de GlcN en un modelo de cultivo tridimensional de condrocitos bovinos en diferentes etapas de su desarrollo: primero en la fase anabólica -cuando aún no se ha formado la MEC-, luego en situación de equilibrio y, por último, en una situación catabólica que imita las condiciones preponderantes en la OA, mediante el agregado de interleuquina (IL) 1beta. Además, proponen el estudio de la competencia potencial entre la glucosa (Glu) y la GlcN, que para varios expertos sería determinante en la actividad de este nutracéutico en estudio.

Materiales y métodos

Se recolectaron condrocitos de muestras de cartílago articular de terneros de 6 a 12 meses, que luego fueron cultivados en aliginato gelificado. En primer término, se planteó la valoración de los efectos de la GlcN en los condrocitos una vez formada la MEC (experimento 1), para lo que, al alcanzarse una situación de equilibrio entre la síntesis y la degradación luego de 21 días de cultivo, se agregaron diferentes concentraciones de GlcN o Glu por 14 días. Las muestras obtenidas fueron recolectadas en el día 38 para su análisis bioquímico, ya que los condrocitos bovinos en cultivo mantienen su forma redondeada hasta las 5 semanas y el tiempo de recolección estipulado deja un margen adecuado para asegurar una morfología apropiada de estas células.

A continuación, se propuso investigar acerca de los efectos de la GlcN en condiciones anabólicas (experimento 2 A), cuando aún los condrocitos no han formado la MEC. Para ello, se aplicaron diferentes tipos y concentraciones de GlcN a partir del tercer día de cultivo de los condrocitos, que se extendieron por 14 días. Luego, se recolectaron las muestras para análisis bioquímico el día 17. Como ensayo adicional se decidió averiguar si este efecto de la GlcN en un cultivo en fase anabólica variaba en relación con el tiempo (experimento 2 B), por lo que se repitió el experimento de la misma forma que en el caso anterior, con la diferencia de que las muestras se recolectaron en los días 3, 6, 10 y 17.

Para la evaluación de los efectos de la GlcN en condiciones catabólicas (experimento 3) se procedió a un tratamiento con GlcN-ClH en el día 6 por 96 horas y luego se agregó IL-1beta en el día 8 de cultivo por 48 horas para inducir un estado catabólico. Se realizaron cultivos de control por 17 días sin el agregado de IL-1beta y cultivos de control con IL-1beta pero sin tratamiento previo con GlcN-ClH. Las muestras para análisis bioquímico fueron recolectadas los días 6, 8, 10, 13 y 17.

Por último se estudiaron los efectos de la GlcN en un medio de concentraciones crecientes de Glu (experimento 4), debido a que se ha propuesto que la competitividad entre estos dos compuestos en el metabolismo del cartílago articular sería importante en la actividad de los derivados de la GlcN. Para ello, se utilizaron cultivos en estado anabólico, ya que es el momento en el que los condrocitos presentan mayor actividad metabólica, y se aplicó GlcN en el día 3 de cultivo por 14 días con concentraciones basales crecientes de Glu; se recolectaron muestras para su análisis el día 17.

Una vez obtenidas las muestras de los cultivos, se determinó el número total de condrocitos, la cantidad total de ADN y la cantidad total de GAG, utilizados como parámetro de la síntesis y la degradación de la MEC.

Resultados

No se observaron cambios significativos en la cantidad de GAG cuando se aplicó GlcN por 14 días luego de formada la MEC, con excepción de la aplicación de NAc-GlcN a una concentración de 5 mM, que determinó un aumento de los GAG en forma dependiente de la dosis y un incremento pequeño pero significativo en la cantidad de ADN.

Se registró una reducción de la cantidad de GAG con la aplicación de GlcN-ClH o GlcN-S en los cultivos en estado anabólico, con disminución de la cantidad de ADN en forma dependiente de la dosis. No se observaron variaciones en la cantidad de GAG o ADN con el agregado de Glu en los días 3 y 17, ni tampoco con las diferentes concentraciones de NAc-GlcN. En cuanto a la relación del tiempo respecto del efecto de la GlcN, se comprobó que el agregado de GlcN-ClH desde el inicio del experimento produjo una inhibición del incremento progresivo de las cantidades de GAG y ADN observadas en los controles, que fue significativa a partir del día 6, mientras que el agregado de Glu determinó mayor aumento de los GAG en comparación con los controles, con un nivel significativo a partir del día 10 y un aumento sustancial del ADN recién en el día 17.

En relación con los efectos de la GlcN en un estado catabólico, se observó que el agregado de IL-1beta produjo una disminución de los GAG y del ADN que fue máxima entre los días 10 y 13, con una recuperación posterior. El agregado de GlcN-ClH, en concordancia con lo manifestado por otros autores, produjo una reducción de la cantidad de GAG en comparación con los controles, que no empeoró con el tratamiento posterior con IL-1beta. Esto sugiere que la GlcN-ClH neutralizaría los efectos deletéreos inducidos por la IL-1beta.

En el estudio de la posible competitividad entre la GlcN y la Glu, se observó que las concentraciones crecientes de esta última determinaron un aumento de los GAG en forma dependiente de la dosis, que fue menos intenso ante la presencia concomitante de NAc-GlcN, y que además neutralizó el efecto reductor de los GAG producido por la GlcN-ClH.

Discusión

Los autores manifiestan que no se observaron cambios significativos en los niveles de GAG con el agregado de GlcN-ClH o GlcN-S en cultivos de condrocitos rodeados por MEC (experimento 1). Sin embargo, cuando estos derivados de la GlcN fueron agregados a cultivos de condrocitos en fase anabólica, determinaron una reducción significativa en la concentración de GAG y de ADN (experimento 2), con excepción de la NAc-GlcN que incluso pareció estimular su síntesis. Esto se relaciona con los resultados de trabajos previos realizados en condrocitos humanos, que indican que los derivados de la GlcN producen una disminución en la expresión de los genes marcadores de actividad anabólica (colágeno II y agrecano), pero también reducen la expresión de los marcadores de actividad catabólica. En concordancia con los obtenidos por otros especialistas, estos resultados indicarían que los derivados de la GlcN producen una disminución en la síntesis de la MEC, que se manifiesta mediante menor producción de GAG, y una reducción en la proliferación celular, que se comprueba por el menor contenido de ADN de las muestras.

Por otra parte, las concentraciones crecientes de Glu parecen neutralizar este efecto inhibitorio de la GlcN-ClH, la GlcN-S y la IL-1beta sobre la síntesis de GAG y ADN, lo que sugiere la interferencia de estos derivados de la GlcN con el metabolismo de la Glu (experimento 4). Esto sería determinante en la neutralización de los efectos deletéreos de la IL-1beta producidos por el tratamiento previo de los cultivos con GlcN-ClH y la GlcN-S (experimento 3); además, indica que los derivados de la GlcN no sólo bloquean los procesos anabólicos, sino que también disminuyen los procesos catabólicos.

El mecanismo de acción de los derivados de la GlcN se debería a la competencia con la Glu a nivel de su transporte intracelular a través de los canales GLUT y en la fosforilación producida por la glucoquinasa, con estimulación del mecanismo de retroalimentación negativa, lo cual explica la falta de efecto de la NAc-GlcN no transportada por este tipo de canales y no fosforilada por esta enzima. Esta competencia generaría menor concentración de glucosa 6 fosfato para la glucólisis y menor producción de adenosina trifosfato, con disminución de la actividad metabólica de los condrocitos, que produciría una reducción tanto de la síntesis de la matriz como de su degradación. Esto explicaría, además, la reversión de los efectos de la GlcN con concentraciones crecientes de Glu, ya que este aporte mejoraría el aporte energético intracelular.

Uno de los factores limitantes de éste y otros estudios experimentales, es que las concentraciones de GlcN utilizadas son mucho mayores que las observadas in vivo. Sin embargo, los autores destacan que la concentración aplicada en los cultivos se debe a resultados de trabajos previos que sugieren que la eficacia de la GlcN estaría relacionada con el índice GlcN/Glu, que fue elegida entonces para reproducir las condiciones articulares in vivo teniendo en cuenta las concentraciones habituales de Glu. Aun así, todavía no están claros los niveles eficaces de GlcN ya que otros investigadores han demostrado que, aunque sólo un porcentaje pequeño de la concentración de GlcN en el suero alcanza el espacio intraarticular, este compuesto persistiría por más tiempo a nivel del cartílago con aumento en la eficacia de su actividad.

En conclusión, los efectos benéficos de la GlcN en el tratamiento de la OA parecen basarse en la inhibición de la degradación de la MEC, y no en los cambios estructurales por aumento en la síntesis de GAG, como han propuesto otros autores.

Especialidad: Bibliografía