Estudio genetico de la osteoporosis: heredabilidad de las propiedades densitométricas, estructurales y de resistencia ósea

Abstract

La osteoporosis es una enfermedad caracterizada por un incremento de la fragilidad ósea y riesgo de fractura. Es una enfermedad condicionada por la interacción de diversos factores epidemiológicos y genéticos. Existe evidencia de la contribución genética de la densidad mineral ósea como de los parámetros geométricos del cuello femoral. Ambos parámetros también han sugerido que pueden ser factores independientes para el aumento de fragilidad ósea y riesgo de fractura. La hipótesis general de esta tesis doctoral es demostrar la existencia de una contribución genética significativa de la densidad mineral ósea y las propiedades geométricas femorales en una muestra de familias con genealogía extendida y con presencia de fracturas por osteoporosis. En el pirmer artículo, se muestran los resultados de heredabilidad y correlaciones de seis fenotipos de densitometría ósea y cuatro fenotipos de estado. El Proyecto GAO (Análisis Genético de la Osteoporosis) estudió a 11 familias extendidas de España, a través de un individuo afecto de osteoporosis. La densidad mineral ósea se midió mediante absorciometría dual de rayos X y la gran mayoría de los fenotipos densitométricos mostraron heredabilidad altamente significativa, que oscilaron entre 0.252 (DMO de cuerpo total) y 0.537 (DMO del trocánter) después de corregirse por los efectos de covarianza. Todos los fenotipos de densitometría mostraron correlaciones genéticas altas y significativas (-0,772 a -1,000) con el estado de baja masa ósea/condición osteoporótica (Affected3). En el segundo artículo, se muestran los resultados de heredabilidad y correlaciones obtenidas de 17 resistencias y fenotipos geométricos. Esos parámetros se obtuvieron mediante un análisis estructural de la cadera sobre la base de DXA. Todas las propiedades femorales presentaron una heredabilidad altamente significativa, desde 0,252 hasta 0,586. Los factores genéticos mostraron correlaciones más significativas que los factores ambientales. El estado fenotípico de fractura osteoporótica (Afectted2) y, sobre todo, el estado que combina una baja masa ósea y criterios de osteoporosis (Afectted3) tuvieron el mayor número de correlaciones genéticas significativas con diversas propiedades femorales. En conclusión, nuestros resultados sugieren que el uso de un método relativamente simple y fácil basado en una exploración densitométrica puede proporcionar datos útiles sobre las propiedades de la cadera en la práctica clínica. Nos proporcionan una evidencia adicional sobre la heredabilidad y ayudan a establecer en qué medida la contribución genética influye entre la DMO y los fenotipos masa ósea/fractura. Nuestros resultados proporcionan una fuerte motivación para estudios adicionales con la finalidad de mejorar la comprensión de la arquitectura y el mecanismo fisiopatológico y la genética de la osteoporosis.

Osteoporosis is a disease characterized by increased bone fragility and susceptibility to fracture. It is a condition caused by the interaction of various epidemiological and genetic factors. There is abundant evidence suggesting a genetic contribution to bone mineral density as to femoral neck geometry parameters. Both parameters are believed to be as good independent factors for increased bone fragility and risk of fracture. The general hypothesis of this thesis is to demonstrate the existence of a significant genetic contribution to bone mineral density and femoral geometric properties to extended family with presence of osteoporotic fractures. The first article studied the heritability of and the correlations among six densitometric phenotypes and four bone mass/fracture phenotypes. The GAO Project (Genetic Analysis of Osteoporosis) studied 11 extended families from Spain. All of them were selected through a proband with osteoporosis. BMD was measured using dual- energy X-ray absorptiometry. The vast majority of the densitometric phenotypes had highly significant heritability, ranging from 0.252 (whole-body total BMD) to 0.537 (trochanteric BMD) after correcting for covariate effects. All of the densitometric phenotypes showed high and significant genetic correlations (from -0.772 to -1.000) with a low bone mass/osteopenia condition. The second article studied the heritability of and correlations among 17 strength and geometrical phenotypes of the hip. We used Hip Structural analysis based on DXA to analyze this phenotypes. All the femoral properties had highly significant heritability, ranging from 0.252 to 0.586. The genetic factors had more significant correlations those environmental factors. Osteoporotic fracture status (Affected2) and, particularly, low bone mass and osteoporotic condition (Affected3) had the highest number of significant genetic correlations with diverse femoral properties. In conclusion, our findings suggest that a relatively simple and easy to use method based on DXA studies can provide useful data on properties of the Hip in Clinical practice. Our results provide additional evidence on the heritability of BMD and strong genetic correlation between BMD and bone mass/fracture phenotypes. Furthermore, our results provide a strong motivation for further studies in order to improve understanding of the pathophysiological mechanism underlying bone architecture and genetics of osteoporosis.