Caratterizzazione dell’interazione esistente fra Vitamina D3 e Magnesio nell’osteoclastogenesi

L’omeostasi del tessuto osseo dipende dall’equilibrio fra l’attività anabolica degli osteoblasti e quella riassorbitiva degli osteoclasti, regolato dall’asse RANKL-RANK-NFATC1 e modulato da una serie di cofattori sistemici fra cui la 1,25-diidrossivitamina D3 (1,25 (OH)2D3) e il magnesio. In particolare, magnesio e vitamina D3 instaurano una relazione bidirezionale: il magnesio è cofattore enzimatico delle tre principali idrossilasi che presiedono al metabolismo della vitamina D, che, a sua volta, favorisce l’assorbimento intestinale del magnesio. Tale equilibrio risulta compromesso in numerose patologie metaboliche e neoplastiche dell’osso trattate con farmaci antiriassorbitivi, Denosumab e bifosfonati, il cui impiego è tuttavia associato allo sviluppo dell’osteonecrosi del mascellare farmaco-correlata (MRONJ), complicanza priva di terapia medica risolutiva e gestita prevalentemente per via chirurgica. Scopo. Il presente lavoro di tesi si è proposto di caratterizzare l’interazione fra magnesio e 1,25 (OH)2D3 nel differenziamento osteoclastico a partire dai precursori monocitari di origine umana, allo scopo di fornire un razionale biologico per lo sviluppo di una terapia topica a base di magnesio per la MRONJ. Materiali e Metodi. Lo studio è stato condotto su due linee cellulari complementari di precursori monocitari, U937 e THP-1, differenziate verso il fenotipo osteoclastico mediante 1,25 (OH)2D3 per le U937 e M-CSF + RANKL per le THP-1, in presenza o in assenza di concentrazioni sovra-fisiologiche di magnesio cloruro (MgCl2). L’effetto del trattamento è stato valutato mediante qRT-PCR di un pannello di marcatori del differenziamento osteoclastico (NFATC1, ACP5, CTSK, DCST1, RANK, MMP9) e del fenotipo monocito-macrofagico (MAFB, CD14, CD163); citometria a flusso dell’antigene CD11b; e l’analisi morfologica delle cellule differenziate. Risultati. Nelle U937, il MgCl_2 ha indotto in modo statisticamente significativo tutti i marcatori osteoclastici esaminati, con effetti marcati su TRAP, MMP9, CTSK, DC-STAMP e NFATC1. Nelle THP-1, l’effetto è risultato più selettivo, con sovra-espressione di RANK, CTSK e MMP9. La citofluorimetria dell’antigene CD11b nella linea U937 ha identificato 10^(-8) M come dose ottimale di 1,25 (OH)2D3, con un andamento a campana, e ha documentato un’azione autonoma del magnesio sul programma osteoclastogenico e una sinergia funzionale con la vitamina D3 nell’induzione di CD11b. L’analisi morfologica ha confermato l’effetto pro-maturativo del magnesio: osteoclasti multinucleati a 3-4 nuclei nelle U937 e incremento delle cellule TRAP positive nelle THP-1. Conclusione. I risultati documentano un ruolo attivo del magnesio come modulatore positivo del differenziamento osteoclastico, sia autonomo sia in sinergia con la vitamina D3 in entrambi i modelli. Tali evidenze forniscono un razionale biologico per il potenziale impiego topico del magnesio cloruro nel trattamento e nella prevenzione della MRONJ, sia nelle forme associate ai bifosfonati sia in quelle correlate al Denosumab.