A neurofibromatose tipo 1 (NF1), uma doença que envolve os tecidos ectodérmicos e mesodérmicos, é autossómica dominante com uma incidência de cerca de 1 em 3.000 e uma elevada taxa de mutação, Os sintomas incluem escoliose, cifose lateral, lesões da coluna cervical, espondilolistese, lesões do crescimento ósseo, arqueamento congénito e pseudartrose, crescimento ósseo subperiosteal, adelgaçamento do córtex ósseo, baixa estatura e deformidade da cabeça grande e displasia pterigoide. Muitos relatos recentes na literatura referem que os doentes com NF1, adultos ou crianças, têm uma densidade mineral óssea significativamente reduzida e apresentam vários graus de perda óssea ou osteoporose, mas a sua patogénese permanece pouco clara, sendo a possível patogénese analisada em seguida. 1. função anormal da proteína da neurofibromatose O produto codificado pelo gene NF1 é a proteína da neurofibromatose, que é expressa numa variedade de células e tecidos. Ao atuar como uma proteína activadora de GTPase (Ras-GAP), uma proteína constituída por 2818 aminoácidos com um peso molecular de 327 kDa mas um peso molecular de aproximadamente 220-280 kDa em SDS-PAGE, a proteína da neurofibromatose regula negativamente a atividade da molécula de sinalização intracelular P21-Ras (Ras), inibindo assim a expressão de factores de crescimento e a ativação de factores de crescimento e a proliferação celular induzida por factores de crescimento. A haploinsuficiência ou a deleção completa do gene NF1 leva a um aumento quantitativamente dependente da atividade de Ras, que então ativa sequencialmente um grande número de vias de sinalização, incluindo a via da proteína quinase ativada por mitógeno (MAPK) e a via da fosfatidilinositol trifosfato quinase (PI-3K). fosfatidilinositol-3-fosfato quinase). Estas vias de sinalização podem afetar a proliferação e a diferenciação celular de uma forma específica para cada tipo de célula. Nos doentes com NF1, um defeito inicial de cópia única do gene NF1 causado por uma mutação ou microdeleção específica pode ser seguido pela inativação local de outro alelo NF1 funcional. A transição de uma deleção única do gene para a dupla inativação do alelo também é conhecida como perda de heterozigosidade (LOH). Mutações específicas ou deleções completas do gene NF1 resultam em função anormal da proteína da neurofibromatose, o que pode levar a alterações anormais no desenvolvimento e remodelação do osso e na homeostase óssea que ela regula. A perda da função do gene NF1 nas células periosteais pode causar adelgaçamento do córtex ósseo devido à disfunção dos osteoblastos periosteais, como demonstrado pela pseudartrose em doentes com NF1. As proteínas da neurofibromatose, para além da função Ras-GAP, também regulam a atividade da adenilato ciclase (AMPc) e da proteína quinase A (PKA). A AMPc e a PKA são as principais vias de sinalização que regulam a função dos osteoblastos e dos osteoclastos, pelo que os doentes com NF1 haploinsuficiente podem ter uma formação óssea reduzida (diminuição da atividade dos osteoblastos) e/ou um aumento da atividade dos osteoclastos, o que leva à osteogénese ou à perda óssea. Isto leva a displasia óssea ou a um metabolismo ósseo deficiente. A 25-(OH)VD sérica é significativamente mais baixa nos doentes com NF1 do que nos controlos normais, uma vez que é convertida em 1,25(OH)2VD no organismo, o que aumenta a absorção intestinal de cálcio e fósforo e desempenha um papel importante na formação óssea. No entanto, a relação entre as baixas concentrações séricas de 25-(OH)VD e a redução da DMO em doentes com NF1 continua por esclarecer. Tucker et al. mediram as concentrações séricas de 25-(OH)VD no verão e no inverno em 72 doentes adultos com NF1 e em 312 indivíduos normais saudáveis. Dos 312 controlos, 56 tinham medições de verão e 256 tinham medições de inverno. As concentrações séricas de 25-(OH)VD estavam reduzidas em 56% dos doentes com NF1 (29/52 no inverno; 38/68 no verão). As concentrações séricas médias de 25-(OH)VD eram significativa e estatisticamente mais baixas nos doentes com NF1 do que nos controlos normais, tanto no inverno como no verão. A redução das concentrações séricas de 25-(OH)VD nos doentes com NF1 pode reduzir a absorção de cálcio e fósforo e diminuir a deposição de cálcio e fósforo no osso, conduzindo assim a uma diminuição da DMO. Em 2006, Lammert et al[8] estudaram o número de 25-hidroxivitamina D sérica e os neurofibromas cutâneos em 55 doentes com NF1 e 58 controlos saudáveis e concluíram que a 25-hidroxivitamina D sérica nos doentes com NF1 A redução dos níveis séricos de 25-hidroxivitamina D em doentes com NF1 pode levar a uma menor DMO. Em 2010, Seitz et al. avaliaram clinicamente 14 doentes adultos com NF1 e controlos da mesma idade e sexo. Os resultados mostraram que a 25-(OH)-VD3 sérica e a DMO eram ambas mais baixas nos doentes com NF1 do que nos controlos. Os resultados deste estudo sugerem que a redução do 25-(OH)-VD3 sérico nos doentes com NF1 promove o desenvolvimento de lesões esqueléticas nos doentes com NF1. In vitro, o tratamento com VD inibiu o crescimento de algumas linhas celulares, mas a ativação da via de sinalização Ras, como ocorre em doentes com NF1 haploinsuficiente, poderia impedir o efeito inibitório do VD no crescimento celular. Além disso, tanto a fibronectina como a VD regulam a proliferação celular e os efeitos inibitórios e promotores de apoptose normais da VD são reduzidos, pelo que a deficiência de VD pode acelerar as alterações esqueléticas nos doentes com NF1. O aumento da ingestão de VD e a suplementação de cálcio podem aumentar a massa óssea dos doentes. 3. factores citológicos O metabolismo ósseo divide-se em dois aspectos: formação de novo osso (anabolismo) e reabsorção óssea (catabolismo). Estes dois aspectos são realizados por dois tipos de células maduras, os osteoblastos e os osteoclastos. A homeostase óssea é o equilíbrio entre a formação e a reabsorção da matriz esquelética. Os osteoclastos são derivados do sistema monócito/macrófago da medula óssea e aderem com sucesso à matriz óssea e reabsorvem o osso, enquanto os osteoblastos produzem nova matriz óssea. Os desequilíbrios na morfologia e remodelação óssea podem levar a alterações patológicas na estrutura e função ósseas. (1) Osteoblastos Estudos demonstraram que o gene NF1 é expresso em níveis elevados nas placas de crescimento e nos osteoblastos maduros durante a osteogénese endocondral. A expressão da proteína da neurofibromatose pelos osteoblastos, osteoclastos e osteócitos do osso maduro é monitorizada tanto na osteogénese intramembranosa como na osteogénese intracondral. No início da patogénese, a doença esquelética pode resultar de um equilíbrio dinâmico deficiente da osteogénese endocondral e do osso. Por outro lado, a redução da DMO nos doentes com NF1 pode ser desencadeada por uma falha no controlo do ciclo celular ou por uma perturbação da remodelação do osso maduro. Nos doentes com NF1, cada um dos tipos de células ósseas maduras pode ter um papel na DMO, uma vez que as proteínas da neurofibromatose são amplamente expressas nos osteoblastos, osteoclastos e osteócitos. A sinalização Ras-MAPK mediada por factores de crescimento contraria a sinalização osteogénica e perturba a diferenciação dos osteoblastos. De facto, as células estaminais estromais de ratinho NF1+/- apresentam uma proliferação acrescida, mas uma diferenciação osteoblástica prejudicada. Assim, no contexto destes estudos, os heterozigotos NF1 levam a um aumento da atividade de Ras, que pode aumentar a reabsorção óssea mediada por osteoclastos e também diminuir a formação óssea mediada por osteoblastos. Estes dois aspectos afectam a homeostase óssea nos doentes com NF1. A nível citológico, os osteoblastos in vitro apresentam um aumento da proliferação mas uma redução da diferenciação e da mineralização. yu et al. não encontraram diferenças significativas no volume e na estrutura óssea dos ratinhos NF1+/- em comparação com os controlos de tipo selvagem, mas verificou-se uma tendência para a redução da formação óssea. As células osteoprogenitoras na epífise femoral dos ratinhos NF1+/- apresentam apoptose pré-matura e uma elevada proliferação. Wu et al. verificaram uma diferenciação osteogénica deficiente das células estaminais mesenquimatosas e das células progenitoras em ratinhos NF1+/-. Diferentes modelos de ratinhos transgénicos NF1 apresentaram fenótipos diferentes. Os ratinhos nF1ob-/- não tinham expressão da proteína da neurofibromatose e apresentavam um aumento da formação óssea sem alterações do arco ósseo longo. As MSCs indiferenciadas no membro em desenvolvimento dos ratinhos NF1prxl não tinham a proteína da neurofibromatose e apresentavam alterações do arco tibial e osteoporose elevada. O exame imunohistoquímico de secções de ossos longos do desenvolvimento embrionário NF1-/- mostrou que os osteoblastos não apresentavam sinalização P44/42MAPK fosforilada. (2) Osteoblastos Foram observadas anomalias na função e proliferação dos osteoblastos em doentes com NF1 e alterações na proliferação e função tanto dos osteoblastos como dos osteoclastos no modelo de ratinho NF1. O aumento das concentrações séricas de TRAP5b sugere um aumento do número e da atividade dos osteoclastos nos doentes com NF1. Estudos histomorfológicos recentes de biópsias ósseas de doentes com NF1 mostraram um aumento de 4 vezes nos osteoblastos e de 10 vezes nos osteoclastos, em comparação com controlos da mesma idade e sexo.Stevenson et al. estudaram e analisaram os produtos de reticulação da piridina urinária (piridina e desoxipiridina urinárias) de 51 crianças (5-19 anos) com NF1. O grupo de controlo era constituído por 99 crianças normais e saudáveis. A análise multivariada mostrou que a Dpd e a Dpd/Pyd estavam significativa e estatisticamente aumentadas em doentes com NF1 com ou sem malformações esqueléticas. Yang et al[13] verificaram um aumento do número de osteoblastos multinucleados em ratinhos NF1+/-. Os osteoblastos e os progenitores de osteoclastos do ratinho NF1+/- foram sensíveis a concentrações limitadas de M-CSF e aos níveis do ativador do recetor do ligando NF-kB (RANKL). Os osteoblastos do ratinho NF1+/- mostraram um aumento da fosforilação de P21-Ras-GTP e AKt em resposta à estimulação com M-CSF, o que resultou num aumento da aquisição, proliferação, migração, adesão e atividade de lise dos osteoclastos. Estas funções aumentadas dos osteoclastos nos ratinhos NF1+/- após ovariectomia resultaram numa perda óssea grave em comparação com os ratinhos de tipo selvagem. Além disso, os osteoclastos diferenciados de doentes com NF1 em cultura in vitro apresentaram uma atividade Ras/PI3K aumentada e uma atividade de lise aumentada, semelhante ao comportamento dos osteoclastos dos ratinhos NF1+/-. Este estudo sugere que o aumento da atividade e do número de osteoclastos pode contribuir para a perda óssea e para a redução da massa óssea nos doentes com NF1 e que a Ras é um importante mediador da sinalização celular que liga o fator de crescimento e a sinalização de citocinas através das vias MAPK e PI3K. Modelos recentes de culturas celulares revelam que a PI3K aumenta a formação de osteoclastos induzida por RANKL, o que está associado a um elevado nível de atividade de Ras. Este facto foi confirmado em culturas in vitro de células da medula óssea de ratinhos NF1+/- e em células mononucleares do soro de doentes com NF1. Tucker et al. encontraram concentrações séricas de PTH aumentadas, aumento do TRAP5b ósseo e dos produtos de articulação da desoxipiridinolina urinária, e aumento da excreção urinária de cálcio e fósforo de 24 horas em >10% dos doentes. Estes resultados sugerem que os doentes com NF1 podem ter um aumento da atividade dos osteoclastos, levando a um catabolismo ósseo acelerado. As preparações de bisfosfonatos que inibem a função dos osteoclastos podem ser eficazes no tratamento destes doentes. (3) Fibroblastos e mastócitos O fator de crescimento dos fibroblastos ativa a via Ras/MAPK em ratinhos e a inativação da via SHP2-Ras-MAPK leva a um aumento da formação óssea na sequência de um aumento da atividade dos osteoclastos, o que sugere uma sinalização deficiente entre osteoclastos e osteoblastos. Além disso, a proliferação e a invasão de fibroblastos de doentes com NF1 no osso podem impedir a implantação de progenitores de osteoblastos durante a reparação óssea. Os fibroblastos NF1-/- cultivados in vitro apresentam uma proliferação sem restrições e uma síntese anormal de colagénio, o que sugere que uma proliferação elevada e uma formação óssea anormal podem também estar presentes em osteoblastos deficientes no gene NF1. O NF1 haploinsuficiente também aumenta a proliferação de mastócitos, a sobrevivência e a formação de clones devido ao papel do ligando CKITL (recetor c-kit). Como a mastocitose está associada à osteoporose, a elevada proliferação de mastócitos pode levar à perda óssea nos doentes com NF1. Os mastócitos parosteais estão intimamente associados ao aumento do turnover ósseo, à mielofibrose e à formação óssea. 4. factores biomecânicos e de atividade física As alterações mecânicas associadas aos músculos dos doentes com NF1 haploinsuficiente podem afetar ainda mais a homeostasia óssea. Em alguns doentes com NF1 há uma diminuição do volume do compartimento intermuscular, o que pode causar perda óssea. Embora as alterações esqueléticas distróficas sejam o fator causal mais definitivo, foi sugerido que a diminuição da força muscular à volta da coluna vertebral pode contribuir para a formação de escoliose. Embora não seja claro se a redução da massa óssea é primária nos doentes com NF1 ou se se deve à diminuição da atividade física na sequência de deformações esqueléticas em doentes com NF1, a redução da atividade física em doentes com NF1 pode também ser um fator de redução da densidade óssea. O aumento do exercício físico ou da atividade física pode melhorar a redução da massa óssea. 5. factores vasculares Embora existam provas de que nem toda a osteocondrite atrófica está associada a uma irrigação sanguínea deficiente, o crescimento vascular deficiente ou a falta de irrigação sanguínea afecta a cicatrização óssea em doentes com NF1, particularmente em doentes com pseudartrose da tíbia. Foi registada uma diminuição da vascularização do periósteo adjacente ou um espessamento generalizado da parede vascular em redor da pseudartrose da tíbia. Ambas as condições impedem a consolidação óssea e o aumento da massa óssea. Estudos realizados em ratinhos NF+/- demonstraram um aumento da angiogénese devido ao aumento da migração celular e aos efeitos de factores pró-angiogénicos. No entanto, este estudo apenas pode sugerir que a revascularização da fratura não é perturbada e que o espessamento vascular imaturo e excessivo pode ter afetado a reparação óssea e a manutenção da massa óssea. Em resumo, a redução da massa óssea em doentes com neurofibromatose de tipo I pode resultar de uma função anormal ou de uma expressão diminuída das proteínas da neurofibromatose; de uma função anormal dos osteoblastos, osteoclastos, fibroblastos e mastócitos; e de uma combinação de factores biomecânicos ou vasculares.