Identification, characterization and pathophysiological role of circulating myeloid calcifying cells in diabetic vasculopathy

La calcificazione vascolare è una caratteristica tipica della vasculopatia diabetica (Abedin M. et al., 2004; Johnson R.C. et al., 2006). All’interno delle lesioni aterosclerotiche, le microcalcificazioni dell’intima, contribuiscono a destabilizzare la placca aterosclerotica (Virmani R. et al., 2006). I meccanismi che aumentano la calcificazione vascolare nel diabete sono ancora non completamente conosciuti: una eccessiva concentrazione di fattori procalcifici e una riduzione degli inibitori osteogenici potrebbero essere coinvolti in questo processo (Johnson R.C. et al., 2006). Le cellule che iniziano il processo di calcificazione vascolare non sono ancora state identificate definitivamente: cellule vascolari residenti nella parete dei vasi, come cellule muscolari lisce o periciti, potrebbero transdifferenziare e produrre matrice mineralizzata (Iyemere V.P. et al., 2006). Inoltre, Eghbali-Fatourechi et al hanno descritto l’esistenza di una popolazione di cellule osteoblastiche circolanti nel sangue periferico umano capaci di calcificare in vivo e in vitro (Eghbali-Fatourechi G.Z. et al., 1966). Queste cellule, che esprimono osteocalcina (OC) e fosfatasi alcalina ossea (BAP), sono state considerate cellule progenitrici circolanti, ma la loro origine non è ancora stata chiarita. Le cellule osteoprogenitrici classiche, quelle del midollo osseo, originano dal compartimento mesenchimale, ma uno studio recente ha proposto che le cellule OC+ e BAP+ non debbano essere completamente distinte dalle cellule staminali ematopoietiche (Eghbali-Fatourechi G.Z. et al., 2007). E’ stato trovato un aumento delle cellule circolanti OC+ BAP+ dopo una frattura (Eghbali-Fatourechi G.Z. et al., 1966). Questo potrebbe essere dovuto ad una stimolazione della nicchia del midollo osseo nel rilasciare cellule con un fenotipo osteogenico (Kumagai K. et al, 2008; Otsuru S. et al., 2008). In relazione alle malattie cardiovascolari (CVD), studi clinici preliminari hanno dimostrato che aterosclerosi coronarica e rigità arteriosa sono associate con l’attivazione di un programma osteogenico nelle cellule derivanti dal midolo osseo (Gossl M. et al., 2008; Pirro M. et al., 2011), ma il ruolo patofisiologico di queste cellule nella calcificazione vascolare non è ancora chiaro. In questo lavoro abbiamo cercato di determinare la natura, l’origine e l’attività delle cellule procalcifiche circolanti umane. Abbiamo dimostrato per la prima volta che esiste una sottopopolazione di cellule circolanti che esprimono fosfatasi alcalina ossea e osteocalcina (OC+BAP+) e che possiede attività procalcifica in vivo e in vitro. Le cellule OC+ BAP+ sono di origine mieloide e mantengono i marker tipici dei monociti e dei macrofagi, inoltre una sottopopolazione di queste sono longeve. Queste cellule calcifiche mieloidi (myeloid calcifying cells, MCCs) possono differenziare dalle cellule mononucleate del sangue periferico e formare calcificazione ectopica in vivo. Inoltre la formazione di MCC è stata associata strettamente con l’espressione di Runx2, che è un fattore di trascrizione osteogenico. Nel trapianto di midollo osseo umano gender-mismatched le cellule circolanti MCC hanno un’emivita maggiore rispetto alle cellule OC-BAP-, suggerendo che queste cellule appartengano ad un repertorio cellulare stabile. Da un punto di vista clinico, abbiamo dimostrato che le MCC sono sovraespresse nel sangue dei pazienti con diabete di tipo 2 e lesioni aterosclerotiche mentre un controllo glicemico è in grado di ridurre queste cellule portandole a livelli normali. Lo studio di pazienti naϊve con leucemia mieloide cronica indica che le cellule OC+BAP+ sono di origine mieloide. Inoltre, alte concentrazioni di glucosio aumentano la calcificazione in vitro, e condizioni di ipossia possono regolare la formazione di MCC in vivo e in vitro. Presi nel loro insieme questi dati identificano una nuova sorgente di cellule procalcifiche che possono contribuire alla calcificazione vascolare, la quale è coinvolta nell’alto rischio di malattia cardiovascolare associata al diabete