Proteine cheie identificate în prevenirea pierderii osoase în osteoporoză

Osteoporoza, o afecțiune caracterizată prin oase poroase și fragile, reprezintă o amenințare semnificativă pentru sănătatea scheletului. Oasele, fiind principalul suport structural al corpului uman, oferă un sprijin vital. Când masa osoasă scade, nu numai că afectează acest sprijin, ci și funcția generală, ceea ce duce la scăderea calității vieții.

Pe măsură ce incidența osteoporozei crește în rândul populației în vârstă, presiunea asupra resurselor de îngrijire a sănătății pentru îngrijirea pe termen lung crește. Prin urmare, este necesar să se înțeleagă mecanismele care contribuie la dezvoltarea osteoporozei și să se dezvolte tratamente țintite eficiente pentru a minimiza impactul acesteia pe termen lung.

Osteoblastele și osteoclastele sunt două tipuri de celule care joacă un rol cheie în întreținerea și remodelarea țesutului osos. În timp ce osteoblastele sunt celule care formează oase și sunt responsabile pentru sinteza și depunerea de țesut osos nou, osteoclastele sunt celule care degradează oasele implicate în descompunerea și îndepărtarea țesutului osos vechi sau deteriorat.

O creștere a proporției de osteoclaste duce la pierderea osoasă în afecțiuni precum osteoporoza, artrita reumatoidă (inflamația articulațiilor) și metastazele osoase (cancerul care s-a extins la oase). Osteoclastele apar din diferențierea macrofagelor sau monocitelor, care sunt tipuri de celule imunitare.

Inhibarea diferențierii osteoclastelor poate servi astfel ca o strategie terapeutică pentru a preveni pierderea osoasă. Cu toate acestea, mecanismele moleculare precise care reglează procesul complex de remodelare osoasă rămân neclare.

Într-un nou studiu, profesorul Tadayoshi Hayata, domnul Takuto Konno și doamna Hitomi Murachi de la Universitatea de Științe din Tokyo, împreună cu colegii, au aprofundat reglarea moleculară a diferențierii osteoclastelor. Stimularea de către ligand activator al factorului nuclear al receptorului kappa B (RANKL) induce diferențierea macrofagelor în osteoclaste.

În plus, căile de semnalizare ale proteinei morfogenetice osoase (BMP) și ale factorului de creștere transformant (TGF)-β au fost implicate în reglarea diferențierii osteoclastelor mediate de RANKL. În studiul actual, cercetătorii au încercat să examineze rolul Ctdnep1, o fosfatază (o enzimă care îndepărtează grupurile de fosfat) despre care se spune că suprimă căile de semnalizare BMP și TGF-β.

Studiul a fost publicat în revista Biochemical and Biophysical Research Communications.

Profesorul Hayata afirmă: „RANKL acționează ca un „accelerator” pentru diferențierea osteoclastelor. Conducerea unei mașini necesită nu numai o accelerație, ci și frâne. Aici am descoperit că Ctdnep1 acționează ca o „frână” în diferențierea osteoclastelor.”

p>

Cercetătorii au examinat mai întâi expresia Ctdnep1 în macrofage de la șoareci tratați cu RANKL și celule de control fără tratament. Ei au observat că expresia Ctdnep1 nu s-a schimbat ca răspuns la stimularea RANKL. Cu toate acestea, a fost localizat în citoplasmă sub formă granulară în macrofage și diferențiat în osteoclaste, diferit de localizarea sa perinucleară normală în alte tipuri de celule, sugerând funcția sa citoplasmatică în diferențierea osteoclastelor.

În plus, knockout-ul Ctdnep1 (reglarea în jos a genei) a dus la o creștere a numărului de osteoclaste pozitive pentru fosfatază acidă rezistentă la tartrat (TRAP), unde TRAP este un marker al osteoclastelor diferențiate.

Knockout-ul Ctdnep1 a dus la o expresie crescută a markerilor cheie de diferențiere, inclusiv „Nfatc1”, un factor de transcripție principal indus de RANKL pentru diferențierea osteoclastelor. Aceste rezultate susțin o „funcție inhibitoare” a Ctdnep1, prin care reglează negativ diferențierea osteoclastelor. Mai mult, knockout-ul Ctdnep1 a dus, de asemenea, la o absorbție crescută a fosfatului de calciu, sugerând un rol inhibitor pentru Ctdnep1 în resorbția osoasă.

În cele din urmă, deși knockout-ul Ctdnep1 nu a modificat căile de semnalizare BMP și TGF-β, celulele cu deficit de Ctdnep1 au prezentat niveluri crescute de proteine fosforilate (activate) care sunt produse ale căii de semnalizare RANKL. Aceste rezultate sugerează că efectul supresor al Ctdnep1 asupra diferențierii osteoclastelor poate să nu fie mediat prin căile de semnalizare BMP și TGF-β, ci prin reglarea negativă a căii de semnalizare RANKL și a nivelurilor proteinei Nfatc1.

În general, aceste rezultate oferă noi perspective asupra procesului de diferențiere a osteoclastelor și identifică potențiale ținte terapeutice care pot fi utilizate pentru a dezvolta tratamente care vizează reducerea pierderii osoase din cauza hiperactivității osteoclastelor. Pe lângă bolile caracterizate prin pierderea osoasă, Ctdnep1 a fost, de asemenea, identificat ca un factor cauzator în meduloblastom, o tumoare cerebrală din copilărie. Autorii sunt optimişti că cercetările lor pot fi extinse la alte boli umane dincolo de metabolismul osos.

Profesorul Hayata concluzionează: „Rezultatele noastre sugerează că Ctdnep1 este necesar pentru a preveni osteoclastogeneza excesivă. Aceste rezultate pot extinde și mai mult cunoștințele despre modul în care rețeaua de fosforilare-defosforilare controlează diferențierea osteoclastelor și pot oferi noi strategii terapeutice pentru tratamentul bolilor osoase asociate cu activitate excesivă a osteoclastelor.”