Cientistas da Universidade de Freiburg e da Universidade de Basel identificaram um regulador mestre para regeneração óssea. Prasad Shastri, Professor de Biofunctional Macromolecular Chemistry no Institute for Macromolecular Chemistry e Professor de Cell Signaling Environments no Cluster of Excellence BIOSS Center for Biological Signaling Studies da University of Freiburg liderou o estudo. A equipe publicou os resultados na prestigiosa revista. Proceedings of the National Academy of Sciences .

O tecido ósseo é um nanocompósito:a fase mineral inorgânica denominada hidroxiapatita confere estabilidade ao osso, e esses nanocristais contendo cálcio são dispersos em uma estrutura orgânica que consiste na proteína colágeno. Embora o tecido ósseo se rejuvenesça ao longo da vida, induzir o osso danificado a se reparar tem se mostrado um desafio. A destruição de ossos prejudiciais à saúde é uma etapa necessária na saga da formação de novos ossos.

Durante esta destruição do osso, muitas biomoléculas que são armazenadas na matriz orgânica são liberadas e desempenham um papel no processo de restauração óssea, induzindo as células-tronco mesenquimais (MSCs) que residem na medula óssea - para formarem o osso ativamente. Esta etapa apresenta uma espécie de encruzilhada no processo de regeneração óssea em que, As CTMs podem se tornar células ósseas e depositar osso ou se tornar células de cartilagem e depositar uma matriz de cartilagem (o calo) que então é transformada em osso. Como a degradação da matriz da hidroxiapatita afeta essa encruzilhada permanece uma espécie de mistério.

Usando uma fase mineral biomimética semelhante ao osso desenvolvida no laboratório de Shastri, a equipe de cientistas desvendou que a fase mineral óssea é um importante "tomador de decisões" na formação óssea. No estudo pós-doutorado associado Dra. Melika Sarem do grupo de Shastri, em colaboração com o grupo de pesquisa do Prof. Ivan Martin no Departamento de Biomedicina (University Hospital Basel, Universidade da Basileia), descobriram que a fase mineral do osso pode estimular um receptor chamado receptor extracelular de detecção de cálcio (CaSR), uma proteína que detecta cálcio fora das células e é expressa por MSCs. A estimulação excessiva do CaSR força as MSCs a formarem diretamente o osso, em oposição a uma etapa de cartilagem. Eles ainda relatam que interferir com a sinalização via CaSR pode interromper completamente a formação do osso in vivo.

Contudo, em uma reviravolta nesta dança molecular, eles descobriram que estimular o receptor do hormônio da paratireóide-1 (PTH1R), o regulador chave da homeostase do íon cálcio, pode resgatar MSCs das garras de CaSR e promover a formação de osso por meio de um intermediário de cartilagem. "Nossa descoberta oferece novos insights sobre como a fase mineral óssea pode ditar a formação de um novo osso", diz o Prof. Shastri. As descobertas de nosso estudo têm grande implicação para o design de uma nova superfície de implante para regeneração óssea, "acrescenta o Dr. Sarem.

Em doenças como a osteoporose, o osso é degradado com muito pouca renovação do osso perdido. "Nosso estudo coloca CaSR diretamente no meio do paradigma de regeneração óssea e agora podemos dizer que é um regulador mestre da formação óssea e isso pode explicar por que pacientes com osteoporose têm dificuldade em curar suas fraturas, "diz Shastri.