La crescita ossea avviene attraverso la proliferazione di cellule specializzate del tessuto cartilagineo, note come condrociti, su entrambe le estremità dell’osso. Questo processo richiede la sintesi della matrice extracellulare (ECM) nelle cartilagini di accrescimento ossea. Un ormone peptidico, noto come peptide natriuretico di tipo C (CNP), svolge un ruolo fondamentale legandosi ai suoi recettori specifici presenti sui condrociti e innescando una cascata di segnalazione in queste cellule. Il recettore legato al CNP attiva una molecola, la guanosina monofosfato ciclico (cGMP), che a sua volta attiva la proteina chinasi G (PKG) che fosforila un canale ionico di membrana. Questo canale ionico è responsabile dell’iperpolarizzazione della cellula, ovvero causa un efflusso di ioni potassio positivi fuori dalla cellula, creando così un potenziale intracellulare netto negativo.
Questo potenziale negativo stimola l’apertura dei canali del calcio TRPM7, con conseguente afflusso di ioni calcio nei condrociti. Successivamente, vengono attivate molecole di segnalazione calcio-dipendenti, che stimolano ulteriormente la produzione di ECM e promuovono la crescita ossea. Di particolare interesse in questa intera via di segnalazione è un enzima chiamato fosfodiesterasi 3 (PDE3), che converte il secondo messaggero GMP ciclico (cGMP) in GMP. L’inibizione della PDE3 probabilmente aumenta i livelli di cGMP allo stato stazionario nella cellula, innescando così l’intera cascata di eventi cellulari che possono promuovere la crescita ossea scheletrica. Gli inibitori della PDE3 sono già in uso clinico per il trattamento di insufficienza cardiaca, trombosi, asma e altre condizioni.
Ma il loro potenziale nel promuovere la crescita ossea migliorando la segnalazione del CNP è rimasto inesplorato fino ad ora, dato che un team di ricercatori guidato dal Professore Associato Atsuhiko Ichimura dell’Università di Ritsumeikan, dal Professor Hiroshi Takeshima dell’Università di Kyoto e dal dottorando Takaaki Kawabe dell’Università di Kyoto ha deciso di studiare il ruolo degli inibitori della PDE3 nella crescita ossea, sia in vivo che ex vivo. Il team di ricerca ha condotto studi di imaging, analisi biochimiche e istologiche di condrociti e in vivo su modelli murini per comprendere gli effetti farmacologici degli inibitori della PDE3 sulla crescita ossea. La scelta della molecola è caduta sul cilostazolo, un farmaco usato per trattare la claudicatio intermittens (un’arteriopatia che causa dolore alle gambe per insufficiente apporto di sangue).
Quando il cilostazolo, un inibitore rappresentativo della PDE3, è stato aggiunto al terreno di coltura delle colture di ossa metatarsali, i ricercatori hanno osservato un aumento significativo della crescita ossea rispetto alle colture di controllo. Per comprendere gli effetti in vivo degli inibitori della PDE3, topi di tre settimane di età sono stati trattati con iniezioni intraperitoneali di cilostazolo per un massimo di quattro settimane. Il loro peso corporeo e la loro lunghezza sono stati misurati e confrontati con quelli dei trattamenti di controllo. Durante le quattro settimane di trattamento, la lunghezza corporea dei topi trattati con cilostazolo è aumentata significativamente, dimostrando che l’applicazione di inibitori della PDE3 può potenzialmente stimolare la crescita corporea nei topi giovani.
La valutazione immunochimica del cGMP nelle ossa coltivate trattate con cilostazolo ha rivelato che il contenuto di cGMP in queste cellule era quasi 1,7 volte superiore a quello delle colture di controllo. Ciò sottolinea la capacità degli inibitori della PDE3 di potenziare selettivamente la via di segnalazione del CNP in queste cellule. Questi risultati dimostrano che gli inibitori della PDE3 attivano la via di segnalazione del CNP, che guida la sintesi della matrice extracellulare (ECM) e la crescita ossea. Ma non vuol dire che nella realtà il cilostazolo possa essere usato per correggere problemi ossei. Con ulteriori studi, gli scienziati ritengono che altri inibitori mirati della PDE3 possano trovare impiego in combinazione con gli attuali trattamenti per la crescita scheletrica difettosa e portare a migliori risultati per i pazienti.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Kawabe T et al. Brit J Pharmacol. 2025 Jun 2.
Miyazaki Y et al. Elife. 2022 Mar 15; 11:e71931.
Porwal K et al. Eur J Pharmacol. 2021; 899:174015.
Qian N et al. Sci Signal. 2019; 12(576):eaaw4847.
