Molecular Targeted Therapy for the Bone Loss Secondary to Pyogenic Spondylodiscitis Using Medications for Osteoporosis: A Literature Review

Abstract

Pyogenic spondylodiscitis can cause severe osteolytic and destructive lesions in the spine. Elderly or immunocompromised individuals are particularly susceptible to infectious diseases; specifically, infections in the spine can impair the ability of the spine to support the trunk, causing patients to be bedridden, which can also severely affect the physical condition of patients. Although treatments for osteoporosis have been well studied, treatments for bone loss secondary to infection remain to be elucidated because they have pathological manifestations that are similar to but distinct from those of osteoporosis. Recently, we encountered a patient with severely osteolytic pyogenic spondylodiscitis who was treated with romosozumab and exhibited enhanced bone formation. Romosozumab stimulated canonical Wnt/β-catenin signaling, causing robust bone formation and the inhibition of bone resorption, which exceeded the bone loss secondary to infection. Bone loss due to infections involves the suppression of osteoblastogenesis by osteoblast apoptosis, which is induced by the nuclear factor-κB and mitogen-activated protein kinase pathways, and osteoclastogenesis with the receptor activator of the nuclear factor-κB ligand-receptor combination and subsequent activation of the nuclear factor of activated T cells cytoplasmic 1 and c-Fos. In this study, we review and discuss the molecular mechanisms of bone loss secondary to infection and analyze the efficacy of the medications for osteoporosis, focusing on romosozumab, teriparatide, denosumab, and bisphosphonates, in treating this pathological condition.

Multi-modal molecular determinants of clinically relevant osteoporosis subtypes

“…Recent studies have further suggested an association between osteoporosis and these bone dysfunctions. For example, pyogenic spondylodiscitis is able to cause severe osteolytic and destructive lesions 37 , while osteomyelitis and osteoporosis can both lead to loss of bone mass, where infections can alter RANKL-RANK-OPG signaling that is involved in the regulation of osteoblast and osteoclast behavior 38 . Furthermore, osteoporosis is an oft-occurring bone disease in cholestatic liver diseases, like primary biliary cholangitis and primary sclerosing cholangitis 39 .…”

Pérdida de stock óseo no osteoporótico en la columna. Denosumab como herramienta de tratamiento e implicancia

“…Los agentes para la osteoporosis comprenden anabolizantes (teriparatida, romosozumab) y antiresortivos (bifosfonatos, denosumab y romosozumab). 2 El denosumab es un anticuerpo monoclonal humano contra el RANKL que inhibe la diferenciación de los precursores de osteoclastos en osteoclastos maduros. Sin embargo, dado que su receptor, RANK, también es expresado por monocitos/macrófagos y células dendríticas, pone de manifiesto la importancia de esta vía en el desarrollo y la maduración del sistema inmune; esto determina que no exista evidencia para la administración del denosumab a pacientes con infección activa, ya que se ha demostrado que podría aumentar las deficiencias del sistema inmune para combatir estos procesos infecciosos; por lo tanto, el denosumab puede empeorar la infección cuando se administra a pacientes con osteomielitis piógena, aunque sea eficaz para la supresión de la osteólisis.…”

“…Sin embargo, dado que su receptor, RANK, también es expresado por monocitos/macrófagos y células dendríticas, pone de manifiesto la importancia de esta vía en el desarrollo y la maduración del sistema inmune; esto determina que no exista evidencia para la administración del denosumab a pacientes con infección activa, ya que se ha demostrado que podría aumentar las deficiencias del sistema inmune para combatir estos procesos infecciosos; por lo tanto, el denosumab puede empeorar la infección cuando se administra a pacientes con osteomielitis piógena, aunque sea eficaz para la supresión de la osteólisis. 2 Asimismo, son necesarios más estudios para aclarar la eficacia del denosumab en el tratamiento de este cuadro infeccioso.…”

“…El aumento de la actividad osteoclástica es evidente en muchos trastornos osteopénicos, incluidas las infecciones, la enfermedad de Paget, las metástasis óseas o los tumores primarios osteolíticos y la artritis reumatoide, que provocan un aumento de la resorción y destrucción óseas. 2 Desde la segunda década de este milenio, la Food and Drug Administration de los Estados Unidos aprobó el uso del denosumab en pacientes con esqueleto maduro y tumor de células gigantes (TCG), 3 el cual ha sido revalidado por las diferentes guías de manejo oncológico, con una dosis de 120 mg, por vía subcutánea, mensual, junto con vitamina D y calcio; 4 así mismo, se está estudiando su uso para el manejo del quiste óseo aneurismático y el cordoma.…”

Concepts of Regeneration for Spinal Diseases in 2021

“…Ohnishi T et al [14] experienced a patient case of osteolytic pyogenic spondylodiscitis successfully treated with romosozumab and sensitive antibiotics, which raised the need for an extensive literature review of molecular signaling pathways involved in infection and currently available osteoporosis treatment options against bone defect. Based on accumulating evidence, underlying pathophysiology of bone loss in older patients with pyogenic spondylodiscitis recommends the application of anabolic agents including romosozumab and teriparatide.…”