INTRODUCCIÓN
Los estrógenos son los principales responsables del mantenimiento de la masa ósea en la mujer y, junto a los andrógenos, también en el hombre adulto1. De hecho, la osteoporosis asociada a la deficiencia estrogénica tras la menopausia constituye la causa principal de pérdida de masa ósea con la edad. La terapia de reemplazo estrogénico se considera el método más eficaz para reducir la pérdida de masa ósea asociada a la osteoporosis posmenopáusica; aunque no está exenta de efectos secundarios indeseables (por ejemplo, aparición de tumores hormono-dependientes)1,2. Actualmente, se considera que los factores nutricionales son importantes para modular el pico y la subsiguiente pérdida de masa ósea asociada a la edad y a la deficiencia estrogénica3.
Los fitoestrógenos son un grupo heterogéneo de compuestos no esteroideos derivados de plantas, con propiedades beneficiosas para el metabolismo celular (por ejemplo, su acción antioxidante y antiagregante plaquetaria) y que poseen similitud estructural y funcional con los estrógenos4,5. Esta similitud estructural les permite unirse a los receptores estrogénicos (ER)-* y ß, aunque con una afinidad entre 100-1.000 veces inferior a la del 17ß-estradiol (Kd * 0,1 nM). Sin embargo, la actividad transcripcional de los fitoestrógenos y del 17ß-estradiol es de la misma intensidad en las células óseas6. Diversos estudios in vitro e in vivo, detallados a continuación, han atraído el interés hacia estos compuestos, en particular las isoflavonas, abundantes en la soja, genisteína y daidzeína, por su potencial terapéutico alternativo en la osteoporosis.
ESTUDIOS IN VITRO
ACCIONES DE LOS FITOESTROGENOS SOBRE LAS CÉLULAS OSTEOBLASTICAS
La mayoría de los estudios in vitro para evaluar los efectos de los fitoestrógenos sobre las células osteoblásticas apoyan su papel osteogénico. Así, la genisteína y la daidzeína aumentan la actividad de la fosfatasa alcalina (un marcador temprano de la diferenciación osteoblástica), la formación de nódulos mineralizados y la expresión y secreción de osteocalcina (un marcador tardío de la diferenciación) en cultivos de células osteoblásticas7-9. Recientemente, se ha observado que la daidzeína aumenta la producción de la proteína morfogenética ósea (BMP)-2, un factor implicado en las fases tempranas de diferenciación del linaje osteoblástico, en cultivo primario de osteoblastos de rata10.
Además, estas isoflavonas afectan al sistema compuesto por la osteoprotegerina (OPG), el receptor activador de NF-*B (RANK) y su ligando (RANKL). La unión de RANKL, producido por los osteoblastos, a RANK, en la membrana de las células osteoclásticas, induce su activación y diferenciación por los osteoblastos11. La OPG, también producida por los osteoblastos, es una proteína secretada que se une a RANKL impidiendo su unión a RANK y por tanto la activación osteoclástica11. La daidzeína parece aumentar tanto la secreción de OPG como la de RANKL en los osteoblastos de hueso trabecular porcino7. En este trabajo, los autores sugieren que el incremento en la secreción de ambas proteínas podría favorecer la unión entre ellas y, por lo tanto, disminuir la cantidad de RANKL disponible para activar la osteoclastogénesis7. Se ha demostrado que la genisteína estimula la expresión de OPG en cultivos primarios de osteoblastos de hueso trabecular humano y en la línea celular osteoblástica de ratón MC3T3-E112,13. Además, en un estudio reciente se ha observado que la genisteína incrementa la relación OPG/ RANKL en células estromales de médula ósea humana14. En estos cultivos, en los que existen células mesenquimales con capacidad para diferenciarse tanto a osteoblastos como a adipocitos, la genisteína favorece la diferenciación osteoblástica, estimulando la expresión de la fosfatasa alcalina, OPG y del factor de crecimiento transformante (TGF)-ß, mientras que reprime la diferenciación de los adipocitos, inhibiendo la expresión del receptor activado por proliferadores del peroxisoma (PPAR)-*14. Por su parte, la daidzeína parece ejercer efectos bifásicos sobre la diferenciación de estos dos tipos celulares, dependiendo de la dosis utilizada15. Así, estimula la osteogénesis y disminuye la adipogénesis a dosis bajas (menos de 20 µM) mientras que, a dosis más altas (más de 30 µM) aumenta la diferenciación de los adipocitos15.
Por otra parte, las isoflavonas parecen afectar también a la viabilidad de las células osteoblásticas. Así, tanto la genisteína como la daidzeína protegen de la apoptosis inducida por el factor de necrosis tumoral (TNF)-* en las células osteoblásticas MC3T3-E116. En estas células, la estimulación de citocinas osteolíticas, como la interleucina (IL)-6 y la prostaglandina (PG)-E2, inducida por TNF-* se inhibió por ambos fitoestrógenos16.
El resveratrol es otro fitoestrógeno natural, que se encuentra en la piel de la uva, con acciones sobre los osteoblastos. Este compuesto estimula la proliferación y la actividad de la fosfatasa alcalina e inhibe la producción de PGE2 en las células MC3T3-E117.
Datos recientes de nuestro grupo indican que los fitoestrógenos genisteína, daidzeína y resveratrol afectan a la diferenciación en las células del osteosarcoma humano de fenotipo osteoblástico MG-63: aumentan la actividad de la fosfatasa alcalina, la expresión de osteocalcina y de OPG, e inhiben la expresión de IL-6 a través del NF-*B18.
Las dosis eficaces de estos compuestos (10 nM-1µM), utilizadas en la mayoría de los estudios mencionados, son fácilmente alcanzables en una dieta oriental típica19.
En cuanto a sus mecanismos de acción, los fitoestrógenos pueden actuar directamente sobre los osteoblastos a través de la activación de los ER4. De hecho, los ER-* y ß se expresan en los osteoblastos humanos dependiendo del grado de diferenciación6. En este sentido, el aumento de expresión del ERß que ocurre durante la fase de mineralización es importante por el hecho de que algunos de estos compuestos, como la genisteína, tienen más afinidad por este receptor que por el ER*4,20. Por otra parte, la genisteína estimula la expresión del ER* en cultivo primario de osteoblastos de hueso trabecular humano12; mientras que la daidzeína incrementa la expresión del ERß sin afectar a la del ER* en cultivo primario de osteoblastos de hueso trabecular porcino8. Existen también una serie de mecanismos no genómicos mediante los que los fitoestrógenos pueden ejercer sus acciones en los osteoblastos: inhibición de tirosina quinasa, inhibición de topoisomerasa II o activación de un posible receptor en la membrana de estas células4,21. Sin embargo, la gran mayoría de los efectos de los fitoestrógenos sobre los osteoblastos antes mencionados parecen mediados por mecanismos genómicos a través de los ER, ya que revierten con inhibidores de estos receptores, como el ICI 182,780 o el tamoxifeno7,12,13,17,18.
ACCIONES DE LOS FITOESTROGENOS SOBRE LAS CÉLULAS OSTEOCLASTICAS
Existen algunos estudios que indican que los fitoestrógenos pueden modular la actividad de los osteoclastos, aunque los mecanismos implicados no están del todo claros. Así, los fitoestrógenos (entre 10 nM-10 µM) provocan una disminución en el número de osteoclastos y en su actividad en distintas preparaciones de osteoclastos. El coumestrol, otro fitoestrógeno, disminuye el número de células positivas para la fosfatasa ácida dependiente de tartrato (TRAP) y su actividad, inducida por RANKL, en cultivos de células RAW 264.7 transfectadas con ER*22. Además, el coumestrol disminuye el ARNm del receptor de calcitonina en estas células22.
La genisteína y la daidzeína también disminuyen el número de células TRAP positivas en células osteoclásticas multinucleadas (MNC)23. Además, esta última isoflavona inhibe el número de osteoclastos, el área de resorción y la diferenciación de los progenitores de osteoclastos en células de médula ósea porcina24. Estos efectos se asocian al aumento la fragmentación del ADN y a la activación de la caspasa-3 (que revierte por ICI 182,780), además de provocar un aumento de expresión de los ER24.
ESTUDIOS IN VIVO
Los estudios in vivo permiten analizar los efectos de los fitoestrógenos sobre un sistema intacto, además de analizar su metabolismo. De hecho, su absorción intestinal parece tener un papel crucial en la biodisponibilidad de estos compuestos25.
ACCIONES OSEAS DE LOS FITOESTROGENOS EN MODELOS ANIMALES
La mayoría de los estudios in vivo con fitoestrógenos han sido llevados a cabo en roedores ovariectomizados. Los datos resultantes de estos estudios indican una mejora significativa en la retención de masa ósea tras la ovariectomía inducida por el tratamiento con fitoestrógenos.
Los primeros estudios con modelos animales examinaron los efectos de una dieta rica en proteínas de la soja26, o el de la leche de soja27, en ratas ovariectomizadas. Se observó una mayor densidad mineral ósea (DMO) en las ratas alimentadas con soja que en las ratas control26. Además, se demostraba que estas proteínas aisladas de la soja eran tan eficaces como el 17ß-estradiol en retardar la pérdida de masa ósea26.
Comparando el efecto de la daidzeína con el de la genisteína y el del 17ß-estradiol administrados durante 3 meses a ratas ovariectomizadas, se observó que la daidzeína (10 µg/g de peso por día), al igual que el 17ß-estradiol (30 µg/g de peso por día), eran más eficaces que la genisteína (10 µg/g de peso por día) en la prevención de la pérdida de masa ósea28.
Recientemente, se ha comparado el efecto de extractos de isoflavonas (6,25 g/kg/día) con el del 17ß-estradiol en ratas ovariectomizadas durante 16 semanas29. Ambos tratamientos demostraron ser eficaces en la prevención de la pérdida de masa ósea. Sin embargo, el tratamiento con isoflavonas no disminuyó de modo significativo la fosfatasa alcalina ni la actividad de TRAP séricas; mientras que el tratamiento con 17ß-estradiol revirtió estos dos marcadores óseos a niveles basales29. Resultados similares se han observado en ratones ovariectomizados. Así, el tratamiento con genisteína (45 mg/kg/día) en estos ratones produce un aumento significativo en la DMO, en la fosfatasa alcalina y en la osteocalcina circulantes30. En un estudio reciente se observó que la combinación de la daidzeína (200 mg/kg dieta) con una dosis alta de calcio (25 g/kg de dieta) durante 12 semanas afecta favorablemente al hueso trabecular y cortical, en ratones ovariectomizados31.
ACCIONES OSEAS DE LOS FITOESTROGENOS EN SERES HUMANOS
Existen varios estudios observacionales llevados a cabo en mujeres de países asiáticos, donde la ingesta de estos compuestos por la dieta es alta (15-50 mg/día)6. En estos estudios, se ha observado una correlación negativa entre la toma de isoflavonas y la excreción de marcadores de resorción ósea en mujeres posmenopáusicas y una correlación positiva con el mantenimiento de la masa ósea6.
Un estudio realizado en mujeres posmenopáusicas ha demostrado que 60 mg/día de isoflavonas durante 12 semanas se asocia a un aumento en la osteocalcina sérica y una disminución del N-telopéptido urinario (NTX), un marcador de resorción ósea32.
Estudios realizados en mujeres peri y posmenopáusicas han revelado que una dieta rica en estos compuestos (50-90 mg isoflavonas/día durante 6 meses) aumenta la DMO en las vértebras lumbares, aunque no en el fémur33,34.
Un estudio reciente más largo realizado en mujeres posmenopáusicas durante dos años demuestra que una administración diaria de leche de soja con un contenido en isoflavonas de 76 mg protege de la pérdida de masa ósea en las vértebras lumbares pero no se observaron cambios en el fémur35.
Así pues, estos hallazgos indican que los fitoestrógenos afectan tanto a la formación como a la resorción ósea, fundamentalmente en el hueso trabecular.
CONCLUSIONES
Los estudios llevados a cabo hasta el momento con los fitoestrógenos sugieren su efecto positivo en el mantenimiento de la masa ósea, a través de sus acciones tanto sobre la formación como sobre la resorción ósea. Por tanto, podrían ser una alternativa dietética a la terapia hormonal sustitutiva, al menos en ciertos casos, en la osteoporosis posmenopáusica. Sin embargo, no existen estudios que permitan establecer su utilidad en la prevención de fracturas en la osteoporosis.