Mecanismo de acção

Vários estudos demonstraram que os BP podem afectar a reabsorção óssea mediada pelos osteoclastos de várias maneiras, que incluem efeitos no recrutamento, diferenciação e actividade reabsortiva dos osteoclastos. Podem também afectar a sua morfologia e originar a sua apoptose in vitro.

É muito provável que os BP sejam selectivamente internalizados pelos osteoclastos uma vez que a sua acumulação preferencial no osso faz com que estejam em estreito contacto com estas células. Durante o processo de reabsorção óssea, o espaço subcelular debaixo do osteoclasto é acidificado pela acção de bombas de protões semelhantes a vacúolos na membrana do osteoclasto. O pH ácido do microambiente origina a dissolução de BP da HAP, enquanto que a ruptura da matriz óssea extracelular ocorre devido à acção de enzimas proteolíticas. Segue-se a absorção dos BP (talvez na forma de complexo com cálcio e proteínas orgânicas da matriz óssea) muito provavelmente por endocitose em fase líquida.

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Uma razão dominante das diferenças entre os BP situa-se nos seus mecanismos bioquímicos. Após a entrega nos principais locais do esqueleto todos os BP inibem a reabsorção óssea através de efeitos intracelulares nos osteoclastos. O efeito inicial dos N-BPs parece ser prejudicar a função dos osteoclastos e reduzir a reabsorção dos mesmos. Eventualmente, os N-BP podem originar a apoptose, mas esta não aparenta ser um requerimento necessário para a inibição pelos BP.

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Os BP podem ser classificados em dois grupos principais com diferentes modos de acção (Figura 14).

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O primeiro grupo é constituído pelos BP não N-BPs, como o clodronato e etidronato. Estes podem ser metabolicamente incorporados em análogos não hidrolisáveis do

βγ-metileno da adenosina trifosfato (AppCp) pela inversão das reacções da

aminoacil-tRNA sintetase normalmente envolvidas na activação de aminoácidos durante a síntese proteica. Os não N-BP são provavelmente metabolizados deste modo em nucleótidos tipo AppCp devido à sua semelhança com os pirofosfatos que existem na natureza. É provável que a acumulação intracelular destes metabolitos dentro dos osteoclastos iniba a sua função e induza a apoptose do análogo adenosina trifosfato (ATP) não hidrolisável do clodronato que inibe a adenina nucleótido translocase na membrana mitocondrial, afectando deste modo a permeabilidade mitocondrial e iniciando a activação da caspase, um passo irreversível que conduz à morte celular apoptótica.

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Ou seja, estes BP são metabolizados em análogos citotóxicos da ATP resistentes à hidrólise, que se acumulam dentro da célula e originam a inibição de enzimas metabólicas essenciais e a indução da apoptose.

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Figura 14: Mecanismo de acção dos bifosfonatos (BP) nos osteoclastos.26

Após a ligação ao mineral ósseo, os fármacos são internalizados pelos osteoclastos por endocitose. A) BP simples (p.e., clodronato, etidronato) são metabolizados no citosol do osteoclasto em análogos da adenosina trifosfato (ATP) que induzem a apoptose do osteoclasto. Os BP contendo nitrogénio inibem a farnesil pirofosfato sintetase (FPPS), impedindo deste modo a prenilação de pequenas proteínas GTPases essenciais para a função e sobrevivência dos osteoclastos. B) A inibição da FPPS também origina a acumulação de isopentil difosfato (IPP), que é incorporado em éster de ácido trifosfórico 1-adenosina-5-il éster 3-(3-metilbut-3-enil) (Apppl, um análogo do ATP capaz de induzir a apoptose dos osteoclastos). Após perfusão endovenosa, a absorção transitória de BP contendo nitrogénio pelos monócitos origina a acumulação de IPP, que activa as células T-γδ e desencadeia a reacção de fase aguda.

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O segundo grupo dos N-BP inclui os BP mais potentes, como o alendronato, risedronato e zoledronato. Os membros deste grupo interferem com outras reacções metabólicas, principalmente na via do mevalonato, bem conhecida pelo seu papel na biossíntese do colesterol e outros esteróis. Várias enzimas desta via utilizam o isoprenóide difofostato (IPP) como um substrato [IPP isomerase, farnesil pirofosfato sintetase (FPPS), geranilgeranilpirofosfato (GGPP) sintetase, escaleno sintetase] podendo os N-BP, deste modo, actuar como análogos do substracto de um ou mais IPP. O principal é a enzima FPPS, que é inibida por todos os N-BP usados na clínica.

A inibição da FPPS pelos N-BP origina a geração a montante do análogo do ATP, éster de ácido trifosfórico 1-adenosina-5-il éster 3-(3-metilbut-3-enil) (ApppI). O ApppI apresenta a capacidade de induzir a apoptose dos osteoclastos in vitro através da inibição da translocase ADP/ATP mitocondrial, sendo este portanto um potencial mecanismo de acção molecular dos N-BP.

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A FPPS ocorre nos peroxissomas mas também nas mitocôndrias e citosol, sendo o local de ligação dos BP desconhecido. A inibição da FPPS bloqueia a síntese de farnesil pirofosfato (FPP), que por sua vez reduz as concentrações de substrato FPP necessárias para a GGPP sintetase a produzir GGPP. Tanto a FPP como GGPP são metabolitos necessários para a modificação lipídica (prenilação) das pequenas GTPases, uma grande

família de proteínas sinalizadoras fundamentais para a função e sobrevivência dos osteoclastos. A prenilação é necessária para a localização correcta da membrana subcelular e, deste modo, à função destas proteínas. Ao inibirem a FPPS, os N-BP impedem a prenilação de novas pequenas GTPases sintetizadas (maioria das quais são modificadas usando GGPP) de modo que as proteínas se acumulam na sua forma não prenilada e as pequenas GTPases preniladas não são substituídas nos osteoclastos

aquando da remodelação proteica normal.26 Estudos recentes sugerem que o efeito

antirreabsortivo dos N-BP nos osteoclastos pode dever-se à acumulação de pequenas GTPases não preniladas no seu estado activo (i.e., originando a activação inapropriada de vias de sinalização a jusante) em substituição da perda das proteínas preniladas. Embora os N-BP possam impedir tanto a farnesilação e geranilgeranilação de proteínas, a perda de proteínas geranilgeraniladas nos osteoclastos parece ter um impacto mais

significativo do que a perda das proteínas farnesiladas.26 Isto é consistente com o

conhecido papel das proteínas geranilgeraniladas, como a Rho, Rac e Rab, em processos que são fundamentais para a formação e função dos osteoclastos (p.e.,

rearranjo do citoesqueleto, integridade do citoesqueleto e transporte vesicular).25,26 Deste

modo, os N-BP podem afectar uma variedade de processos celulares importantes, principalmente no osteoclasto mas também potencialmente em outros tipos de células

que incluem as células tumorais.25