Neurofibromatosis tipe 1 (NF1), penyakit yang melibatkan jaringan ektodermal dan mesodermal, bersifat dominan autosomal dengan insiden sekitar 1 dari 3.000 dan tingkat mutasi yang tinggi, Ini termasuk skoliosis, kifosis lateral, lesi tulang belakang leher, spondilolistesis, lesi pertumbuhan tulang, membungkuk bawaan dan pseudarthrosis, pertumbuhan tulang subperiosteal, penipisan korteks tulang, perawakan pendek dan kelainan bentuk kepala yang besar, serta displasia pterigoid. Banyak laporan terbaru dalam literatur yang melaporkan bahwa pasien dengan NF1, baik orang dewasa maupun anak-anak, mengalami penurunan kepadatan mineral tulang secara signifikan dan menunjukkan berbagai tingkat keropos tulang atau osteoporosis, tetapi patogenesisnya masih belum jelas, dan kemungkinan patogenesisnya diulas di bawah ini. 1. Fungsi abnormal protein neurofibromatosis Produk yang dikodekan oleh gen NF1 adalah protein neurofibromatosis, yang diekspresikan dalam berbagai sel dan jaringan. Dengan bertindak sebagai protein pengaktif GTPase (Ras-GAP), protein yang terdiri dari 2818 asam amino dengan berat molekul 327 kDa tetapi berat molekul sekitar 220-280 kDa pada SDS-PAGE, protein neurofibromatosis secara negatif mengatur aktivitas molekul pensinyalan intraseluler P21-Ras (Ras), sehingga menghambat ekspresi faktor pertumbuhan dan aktivasi faktor pertumbuhan proliferasi sel yang diinduksi. Haploinsufisiensi atau penghapusan lengkap gen NF1 menyebabkan peningkatan aktivitas Ras yang bergantung secara kuantitatif, yang kemudian secara berurutan mengaktifkan sejumlah besar jalur pensinyalan, termasuk jalur protein kinase teraktivasi mitogen (MAPK) dan jalur fosfatidilinositol trifosfat kinase (PI-3K). jalur fosfatidilinositol-3-fosfat kinase). Jalur pensinyalan ini dapat memengaruhi proliferasi dan diferensiasi sel dengan cara yang spesifik pada tipe sel. Pada pasien NF1, cacat salinan gen NF1 tunggal awal yang disebabkan oleh mutasi atau mikrodelesi tertentu dapat diikuti oleh inaktivasi lokal alel NF1 fungsional lainnya. Transisi dari penghapusan gen tunggal ke inaktivasi ganda alel juga dikenal sebagai hilangnya heterozigositas (LOH). mutasi spesifik atau penghapusan lengkap gen NF1 menghasilkan fungsi protein neurofibromatosis abnormal, yang dapat menyebabkan perubahan abnormal pada perkembangan dan renovasi tulang dan homeostasis tulang yang diaturnya. Hilangnya fungsi gen NF1 pada sel periosteal dapat menyebabkan penipisan korteks tulang akibat disfungsi osteoblas periosteal, seperti yang ditunjukkan oleh pseudarthrosis pada pasien NF1. Protein neurofibromatosis, selain fungsi Ras-GAP, juga mengatur aktivitas adenilat siklase (cAMP) dan aktivitas protein kinase A (PKA). cAMP dan PKA adalah jalur pensinyalan utama yang mengatur fungsi osteoblas dan osteoklas, sehingga pasien NF1 yang mengalami defisiensi haploid dapat mengalami penurunan pembentukan tulang (penurunan aktivitas osteoblas) dan / atau peningkatan aktivitas osteoklas, yang mengarah ke osteogenesis atau keropos tulang. Hal ini menyebabkan displasia tulang atau gangguan metabolisme tulang. Serum 25-(OH)VD secara signifikan lebih rendah pada pasien dengan NF1 dibandingkan kontrol normal, karena diubah menjadi 1,25(OH)2VD di dalam tubuh, yang meningkatkan penyerapan kalsium dan fosfor oleh usus dan berperan penting dalam pembentukan tulang. Namun, hubungan antara konsentrasi serum 25-(OH)VD yang rendah dan penurunan BMD pada pasien NF1 masih belum jelas. serum serum 25-(OH)VD diukur pada musim panas dan musim dingin pada 72 pasien NF1 dewasa dan 312 subjek sehat normal oleh Tucker et al. Dari 312 kontrol, 56 memiliki pengukuran musim panas dan 256 memiliki pengukuran musim dingin. Konsentrasi serum 25-(OH)VD berkurang pada 56% pasien NF1 (29/52 di musim dingin; 38/68 di musim panas). Konsentrasi serum 25-(OH)VD rata-rata secara signifikan dan secara statistik lebih rendah pada pasien NF1 dibandingkan dengan kontrol normal, baik di musim dingin maupun musim panas. Berkurangnya konsentrasi serum 25- (OH) VD pada pasien NF1 dapat mengurangi penyerapan kalsium dan fosfor serta menurunkan pengendapan kalsium dan fosfor dalam tulang, sehingga menyebabkan penurunan BMD. pada tahun 2006, Lammert dkk [8] mempelajari jumlah serum 25-hidroksivitamin D dan neurofibroma kulit pada 55 pasien NF1 dan 58 kontrol yang sehat dan menemukan bahwa serum 25-hidroksivitamin D pada pasien NF1 Penurunan kadar 25-hidroksivitamin D serum pada pasien NF1 dapat menyebabkan penurunan BMD. 2010, Seitz et al. secara klinis mengevaluasi 14 pasien NF1 dewasa dengan kontrol yang sesuai dengan usia dan jenis kelamin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa serum 25-(OH)-VD3 dan BMD lebih rendah pada pasien NF1 dibandingkan dengan kontrol. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penurunan serum 25-(OH)-VD3 pada pasien NF1 mendorong perkembangan lesi tulang pada pasien NF1. Secara in vitro, pengobatan VD menghambat pertumbuhan beberapa garis sel, tetapi aktivasi jalur pensinyalan Ras, seperti yang terjadi pada pasien NF1 yang kekurangan haploid, dapat menghambat efek penghambatan VD pada pertumbuhan sel. Selain itu, baik fibronektin dan VD mengatur proliferasi sel dan efek penghambatan dan pemacu apoptosis normal dari VD berkurang dan kekurangan VD dapat mempercepat perubahan kerangka pada pasien NF1. Peningkatan asupan VD dan suplementasi kalsium dapat meningkatkan massa tulang pada pasien. 3. Faktor sitologi Metabolisme tulang dibagi menjadi dua aspek: pembentukan tulang baru (anabolisme) dan resorpsi tulang (katabolisme). Kedua aspek ini dilakukan oleh dua jenis sel dewasa, osteoblas dan osteoklas. Homeostasis tulang adalah keseimbangan antara pembentukan dan resorpsi matriks tulang. Osteoklas berasal dari sistem monosit/makrofag sumsum tulang dan berhasil melekat pada matriks tulang dan menyerap kembali tulang, sedangkan osteoblas menghasilkan matriks tulang baru. Ketidakseimbangan dalam morfologi dan remodelling tulang dapat menyebabkan perubahan patologis pada struktur dan fungsi tulang. (1) Osteoblas Penelitian telah menunjukkan bahwa gen NF1 diekspresikan pada tingkat yang tinggi pada lempeng pertumbuhan dan osteoblas yang matang selama osteogenesis endokondral. Ekspresi protein neurofibromatosis oleh osteoblas, osteoklas, dan osteosit tulang dewasa dipantau baik pada osteogenesis intramembran dan osteogenesis intrakondral. Pada awal patogenesis, penyakit tulang dapat timbul akibat gangguan keseimbangan dinamis osteogenesis endokondral dan tulang. Di sisi lain, penurunan BMD pada pasien NF1 dapat dipicu oleh kegagalan kontrol siklus sel atau gangguan remodeling tulang dewasa. Pada pasien NF1, setiap jenis sel tulang dewasa mungkin memiliki peran dalam BMD karena protein neurofibromatosis diekspresikan secara luas pada osteoblas, osteoklas dan osteosit. Pensinyalan Ras-MAPK yang dimediasi oleh faktor pertumbuhan melawan pensinyalan osteogenik dan mengganggu diferensiasi osteoblas. Memang, sel punca stroma tikus NF1+/- menunjukkan peningkatan proliferasi tetapi gangguan diferensiasi osteoblas. Dengan demikian, dalam konteks penelitian ini, heterozigot NF1 menyebabkan peningkatan aktivitas Ras, yang dapat meningkatkan resorpsi tulang yang diperantarai osteoklas dan juga menurunkan pembentukan tulang yang diperantarai osteoblas. Kedua aspek ini memengaruhi homeostasis tulang pada pasien NF1. Pada tingkat sitologi, osteoblas in vitro menunjukkan peningkatan proliferasi tetapi mengurangi diferensiasi dan mineralisasi. yu et al. tidak menemukan perbedaan yang signifikan dalam volume dan struktur tulang pada tikus NF1 +/- dibandingkan dengan kontrol tipe liar, tetapi ada kecenderungan berkurangnya pembentukan tulang. sel osteoprogenitor pada epifisis femoralis tikus NF1 +/- menunjukkan apoptosis pra-matang dan proliferasi yang tinggi. sel osteoprogenitor yang berasal dari tikus NF1 +/- diaktivasi oleh pensinyalan Ras. Wu et al. menemukan gangguan diferensiasi osteogenik sel punca mesenkim dan sel progenitor pada tikus NF1+/-. Model tikus transgenik NF1 yang berbeda menunjukkan fenotipe yang berbeda. nF1ob-/- tikus tidak memiliki ekspresi protein neurofibromatosis dan menunjukkan peningkatan pembentukan tulang tanpa perubahan lengkung tulang yang panjang. MSC yang tidak berdiferensiasi pada tungkai perkembangan tikus NF1prxl tidak memiliki protein neurofibromatosis dan menunjukkan perubahan lengkung tibialis dan osteoporosis yang tinggi. Pemeriksaan imunohistokimia pada bagian tulang panjang perkembangan embrio NF1-/- menunjukkan bahwa osteoblas tidak memiliki pensinyalan P44 / 42MAPK terfosforilasi. (2) Osteoblas Kelainan fungsi dan proliferasi osteoblas pada pasien NF1 serta perubahan proliferasi dan fungsi osteoblas dan osteoklas diamati pada model tikus NF1. Peningkatan konsentrasi serum TRAP5b menunjukkan peningkatan jumlah dan aktivitas osteoklas pada pasien NF1. Studi histomorfologi terbaru dari biopsi tulang dari pasien NF1 telah menunjukkan peningkatan 4 kali lipat pada osteoblas dan peningkatan 10 kali lipat pada osteoklas dibandingkan dengan kontrol yang sesuai dengan usia dan jenis kelamin. mempelajari dan menganalisis produk ikatan silang piridin urin (piridin urin dan deoksipiridin) dari 51 anak (5-19 tahun) dengan NF1. Kelompok kontrol terdiri dari 99 anak normal yang sehat. Analisis multivariat menunjukkan bahwa Dpd dan Dpd/Pyd meningkat secara signifikan dan secara statistik pada pasien dengan NF1 dengan atau tanpa malformasi tulang. Yang et al [13] menemukan peningkatan jumlah osteoblas berinti banyak pada tikus NF1+/-. Osteoblas tikus NF1+/- dan progenitor osteoklas sensitif terhadap konsentrasi terbatas M-CSF dan tingkat aktivator reseptor ligan NF-kB (RANKL). osteoblas dari tikus NF1+/- menunjukkan peningkatan fosforilasi P21-Ras-GTP dan AKt dalam menanggapi stimulasi M-CSF, yang menghasilkan peningkatan akuisisi osteoklas, proliferasi, migrasi, adhesi, dan aktivitas lisis. Peningkatan fungsi osteoklas pada tikus NF1+/- setelah ovariektomi ini mengakibatkan keropos tulang yang parah dibandingkan dengan tikus tipe liar. Selain itu, osteoklas yang dibedakan dari pasien NF1 secara in vitro dalam kultur menunjukkan peningkatan aktivitas Ras/PI3K dan peningkatan aktivitas lisis, mirip dengan perilaku osteoklas dari tikus NF1+/-. Studi ini menunjukkan bahwa peningkatan aktivitas dan jumlah osteoklas dapat berkontribusi pada keropos tulang dan berkurangnya massa tulang pada pasien NF1, dan bahwa Ras adalah mediator pensinyalan seluler yang penting yang menghubungkan faktor pertumbuhan dan pensinyalan sitokin melalui jalur MAPK dan PI3K. Model kultur sel terbaru mengungkapkan bahwa PI3K meningkatkan pembentukan osteoklas yang diinduksi RANKL, yang dikaitkan dengan tingkat aktivitas Ras yang tinggi. Hal ini dikonfirmasi dalam kultur in vitro sel sumsum tulang dari tikus NF1 +/- dan dalam sel mononuklear serum dari pasien dengan NF1. Tucker et al. menemukan peningkatan konsentrasi PTH serum, peningkatan produk engsel tulang TRAP5b dan deoksipiridinolin urin, dan peningkatan ekskresi kalsium urin dan fosfor urin 24 jam pada> 10% pasien. Temuan ini menunjukkan bahwa pasien dengan NF1 mungkin mengalami peningkatan aktivitas osteoklas yang mengarah ke katabolisme tulang yang dipercepat. Sediaan bifosfonat yang menghambat fungsi osteoklas mungkin efektif dalam pengobatan pasien tersebut. (3) Fibroblas dan sel mast Faktor pertumbuhan fibroblas mengaktifkan jalur Ras/MAPK pada tikus, dan inaktivasi jalur SHP2-Ras-MAPK menyebabkan peningkatan pembentukan tulang setelah peningkatan aktivitas osteoklas, yang menunjukkan adanya gangguan pensinyalan antara osteoklas dan osteoblas. Selain itu, proliferasi dan invasi fibroblas dari pasien NF1 ke dalam tulang dapat mencegah implantasi sel progenitor osteogenik selama perbaikan tulang. Fibroblas NF1-/- yang dikultur secara in vitro menunjukkan proliferasi yang tidak terbatas dan sintesis kolagen yang abnormal, menunjukkan bahwa proliferasi yang tinggi dan pembentukan tulang yang abnormal juga dapat terjadi pada osteoblas yang kekurangan gen NF1. NF1 yang tidak mencukupi juga meningkatkan proliferasi sel mast, kelangsungan hidup, dan pembentukan klon karena peran ligan CKITL (reseptor c-kit). Karena mastositosis dikaitkan dengan osteoporosis, proliferasi sel mast yang tinggi dapat menyebabkan keropos tulang pada pasien NF1. Sel mast parosteal berhubungan erat dengan peningkatan pergantian tulang, mielofibrosis, dan pembentukan tulang. 4. Faktor biomekanik dan aktivitas fisik Perubahan mekanis yang terkait dengan otot-otot pasien NF1 yang kekurangan haploid dapat lebih lanjut memengaruhi homeostasis tulang. Pada beberapa pasien NF1, terjadi penurunan volume kompartemen intermuskular, yang dapat menyebabkan keropos tulang. Meskipun perubahan kerangka distrofik merupakan faktor penyebab yang lebih pasti, telah disarankan bahwa penurunan kekuatan otot di sekitar tulang belakang dapat berkontribusi pada pembentukan skoliosis. Meskipun masih belum jelas apakah pengurangan massa tulang adalah yang utama pada pasien NF1 atau apakah pengurangan aktivitas fisik setelah kelainan rangka pada pasien NF1 menyebabkan pengurangan massa tulang, berkurangnya aktivitas fisik pada pasien NF1 juga dapat menjadi faktor penurunan kepadatan tulang. Peningkatan latihan atau aktivitas fisik dapat meningkatkan massa tulang yang berkurang. 5. Faktor vaskular Meskipun ada bukti bahwa tidak semua osteochondritis atrofi berhubungan dengan gangguan suplai darah, gangguan pertumbuhan pembuluh darah atau kurangnya suplai darah memengaruhi penyembuhan tulang pada pasien NF1, terutama pada pasien dengan pseudarthrosis tibialis. Penurunan vaskularisasi pada periosteum yang berdekatan atau penebalan umum dinding vaskular di sekitar pseudarthrosis tibialis telah dilaporkan. Kedua kondisi ini menghambat penyembuhan tulang dan peningkatan massa tulang. Penelitian pada tikus NF+/- telah menunjukkan peningkatan angiogenesis karena peningkatan migrasi sel dan efek faktor pro-angiogenik. Namun, penelitian ini hanya dapat menunjukkan bahwa revaskularisasi fraktur tidak terganggu dan penebalan pembuluh darah yang belum matang dan berlebihan mungkin telah mempengaruhi perbaikan tulang dan pemeliharaan massa tulang. Singkatnya, berkurangnya massa tulang pada pasien dengan neurofibromatosis tipe I dapat diakibatkan oleh fungsi abnormal atau penurunan ekspresi protein neurofibromatosis; fungsi abnormal osteoblas, osteoklas, fibroblas, dan sel mast; serta kombinasi faktor biomekanik atau faktor vaskular.