Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Bisphosphonates điều chỉnh sự biểu hiện của OPG và M-CSF trong các tế bào osteoblast được tạo ra từ hMSC
Tóm tắt
Bisphosphonates đã được biết đến với khả năng ức chế hoạt động, sự sống sót và tuyển dụng của osteoclast. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thử nghiệm tác động của BPs lên sự biểu hiện của hai gen quan trọng cho quá trình tạo thành osteoclast, M-CSF và OPG trong quá trình phân hóa osteoblast từ hMSC. (1) Các tế bào được nuôi cấy trong môi trường kích thích tạo xương cùng với 0 (nhóm đối chứng) và 10–8 M alendronate, pamidronate trong 2 và 3 tuần (đối với PCR thời gian thực) và 3 và 4 tuần (đối với ELISA). (2) Quy trình PCR thời gian thực cho M-CSF, OPG và enzyme glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) bao gồm 40 chu trình. (3) Thử nghiệm miễn dịch gắn men (ELISA): lượng M-CSF và OPG trong môi trường nuôi cấy được xác định bằng cách sử dụng các bộ kit ELISA có sẵn trên thương mại cho M-CSF và OPG. Việc điều trị các tế bào phân hóa bằng alendronate hoặc pamidronate, các bisphosphonate chứa nitơ làm tăng sự biểu hiện của OPG, điều này ức chế quá trình tạo hình osteoclast, trong khi giảm sự biểu hiện của M-CSF, điều này thúc đẩy sự hình thành preosteoclast. Những kết quả này gợi ý một cơ chế mới mà BPs ức chế tạo hình osteoclast. Kết quả hỗ trợ giả thuyết rằng sự tích tụ tiến triển của bisphosphonate trong hàm gây ra sự mất cân bằng trong quá trình tạo xương và hấp thụ xương, cũng như sự tương tác cạnh tranh giữa osteoclast và osteoblast. Nghẹt xương hàm liên quan đến bisphosphonate (BPONJ) là một trong những biến chứng nghiêm trọng nhất của liệu pháp bisphosphonate (BP). Tuy nhiên, cơ chế phía sau quá trình này của BPONJ vẫn chưa rõ ràng và có rất nhiều giả thuyết. Trong số nhiều giả thuyết, chúng tôi đã tập trung vào tương tác giữa osteoclast và osteoblast trong nghiên cứu này. Các phát hiện của nghiên cứu này chiếu sáng lý thuyết hiện có về sự xuất hiện của BPONJ dựa trên hoạt động của các BPs đối với osteoclast. Đồng thời, một lý thuyết tiên tiến và phát triển hơn cho sự xuất hiện của BRONJ có thể được thu được bằng cách kết hợp cơ chế ức chế osteoclast và tác động lên sự phân hóa osteoblast bởi BPs.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Allen MR, Burr DB (2009) The pathogenesis of bisphosphonate-related osteonecrosis of the jaw: so many hypotheses, so few data. J Oral Maxillofac Surg 67:61–70. doi:10.1016/j.joms.2009.01.007
Kyrgidis A, Vahtsevanos K (2009) “Fatigue” having a role in the pathogenesis of osteonecrosis of the jaws. Clin Oral Investig 13 :479–480; author reply 483–474. doi:10.1007/s00784-009-0319-8
Hoefert S, Schmitz I, Tannapfel A, Eufinger H (2009) Importance of microcracks in etiology of bisphosphonate-related osteonecrosis of the jaw: a possible pathogenetic model of symptomatic and non-symptomatic osteonecrosis of the jaw based on scanning electron microscopy findings. Clin Oral Investig 14:271–284. doi:10.1007/s00784-009-0300-6
Marx RE, Sawatari Y, Fortin M, Broumand V (2005) Bisphosphonate-induced exposed bone (osteonecrosis/osteopetrosis) of the jaws: risk factors, recognition, prevention, and treatment. J Oral Maxillofac Surg 63:1567–1575. doi:10.1016/j.joms.2005.07.010
Bertoldo F, Santini D, Lo Cascio V (2007) Bisphosphonates and osteomyelitis of the jaw: a pathogenic puzzle. Nat Clin Pract Oncol 4:711–721. doi:10.1038/ncponc1000
Ziebart T, Pabst A, Klein MO, Kammerer P, Gauss L, Brullmann D, Al-Nawas B, Walter C (2011) Bisphosphonates: restrictions for vasculogenesis and angiogenesis: inhibition of cell function of endothelial progenitor cells and mature endothelial cells in vitro. Clin Oral Investig 15:105–111. doi:10.1007/s00784-009-0365-2
Pabst AM, Ziebart T, Koch FP, Taylor KY, Al-Nawas B, Walter C (2011) The influence of bisphosphonates on viability, migration, and apoptosis of human oral keratinocytes-in vitro study. Clin Oral Investig. doi:10.1007/s00784-010-0507-6
Simon MJ, Niehoff P, Kimmig B, Wiltfang J, Acil Y (2010) Expression profile and synthesis of different collagen types I, II, III, and V of human gingival fibroblasts, osteoblasts, and SaOS-2 cells after bisphosphonate treatment. Clin Oral Investig 14:51–58. doi:10.1007/s00784-009-0312-2
Benford HL, McGowan NW, Helfrich MH, Nuttall ME, Rogers MJ (2001) Visualization of bisphosphonate-induced caspase-3 activity in apoptotic osteoclasts in vitro. Bone 28:465–473
Rogers MJ, Chilton KM, Coxon FP, Lawry J, Smith MO, Suri S, Russell RG (1996) Bisphosphonates induce apoptosis in mouse macrophage-like cells in vitro by a nitric oxide-independent mechanism. J Bone Miner Res 11:1482–1491
Boonekamp PM, van der Wee-Pals LJ, van Wijk-van Lennep MM, Thesing CW, Bijvoet OL (1986) Two modes of action of bisphosphonates on osteoclastic resorption of mineralized matrix. Bone Miner 1:27–39
Rodan GA, Reszka AA (2002) Bisphosphonate mechanism of action. Curr Mol Med 2:571–577
Sato M, Grasser W, Endo N, Akins R, Simmons H, Thompson DD, Golub E, Rodan GA (1991) Bisphosphonate action. Alendronate localization in rat bone and effects on osteoclast ultrastructure. J Clin Invest 88:2095–2105. doi:10.1172/JCI115539
Kim TW, Yoshida Y, Yokoya K, Sasaki T (1999) An ultrastructural study of the effects of bisphosphonate administration on osteoclastic bone resorption during relapse of experimentally moved rat molars. Am J Orthod Dentofacial Orthop 115:645–653
Luckman SP, Hughes DE, Coxon FP, Graham R, Russell G, Rogers MJ (1998) Nitrogen-containing bisphosphonates inhibit the mevalonate pathway and prevent post-translational prenylation of GTP-binding proteins, including Ras. J Bone Miner Res 13:581–589. doi:10.1359/jbmr.1998.13.4.581
Fisher JE, Rogers MJ, Halasy JM, Luckman SP, Hughes DE, Masarachia PJ, Wesolowski G, Russell RG, Rodan GA, Reszka AA (1999) Alendronate mechanism of action: geranylgeraniol, an intermediate in the mevalonate pathway, prevents inhibition of osteoclast formation, bone resorption, and kinase activation in vitro. Proc Natl Acad Sci U S A 96:133–138
Coxon FP, Helfrich MH, Van't Hof R, Sebti S, Ralston SH, Hamilton A, Rogers MJ (2000) Protein geranylgeranylation is required for osteoclast formation, function, and survival: inhibition by bisphosphonates and GGTI-298. J Bone Miner Res 15:1467–1476. doi:10.1359/jbmr.2000.15.8.1467
Khosla S, Burr D, Cauley J, Dempster DW, Ebeling PR, Felsenberg D, Gagel RF, Gilsanz V, Guise T, Koka S, McCauley LK, McGowan J, McKee MD, Mohla S, Pendrys DG, Raisz LG, Ruggiero SL, Shafer DM, Shum L, Silverman SL, Van Poznak CH, Watts N, Woo SB, Shane E (2007) Bisphosphonate-associated osteonecrosis of the jaw: report of a task force of the American Society for Bone and Mineral Research. J Bone Miner Res 22:1479–1491. doi:10.1359/jbmr.0707ONJ
Aubin JE, Triffitt JT (2002) Mesenchymal stem cells and the osteoblast lineage. In Principles of Bone Biology, 2nd edn. Academic, New York, NY
Lagasse E, Weissman IL (1997) Enforced expression of Bcl-2 in monocytes rescues macrophages and partially reverses osteopetrosis in op/op mice. Cell 89:1021–1031
Bai S, Kopan R, Zou W, Hilton MJ, Ong CT, Long F, Ross FP, Teitelbaum SL (2008) NOTCH1 regulates osteoclastogenesis directly in osteoclast precursors and indirectly via osteoblast lineage cells. J Biol Chem 283:6509–6518. doi:10.1074/jbc.M707000200
Risbud MV, Shapiro IM, Guttapalli A, Di Martino A, Danielson KG, Beiner JM, Hillibrand A, Albert TJ, Anderson DG, Vaccaro AR (2006) Osteogenic potential of adult human stem cells of the lumbar vertebral body and the iliac crest. Spine (Phila Pa 1976) 31 :83–89. doi:00007632-200601010-00019
Rustemeyer J, Bremerich A (2009) Bisphosphonate-associated osteonecrosis of the jaw: what do we currently know? A survey of knowledge given in the recent literature. Clin Oral Investig 14:59–64. doi:10.1007/s00784-009-0294-0
Walter C, Klein MO, Pabst A, Al-Nawas B, Duschner H, Ziebart T (2010) Influence of bisphosphonates on endothelial cells, fibroblasts, and osteogenic cells. Clin Oral Investig 14(1):35–41. doi:10.1007/s00784-009-0266-4
Koch FP, Merkel C, Ziebart T, Smeets R, Walter C, Al-Nawas B (2010) Influence of bisphosphonates on the osteoblast RANKL and OPG gene expression in vitro. Clin Oral Investig. doi:10.1007/s00784-010-0477-8
Stanley Er Fau-Berg KL, Berg Kl Fau-Einstein DB, Einstein Db Fau-Lee PS, Lee Ps Fau-Pixley FJ, Pixley Fj Fau-Wang Y, Wang Y Fau-Yeung YG, Yeung YG (1997) Biology and action of colony-stimulating factor-1. Mol Reprod Dev 46:4–10
Boyce BF, Xing L (2008) Functions of RANKL/RANK/OPG in bone modeling and remodeling. Arch Biochem Biophys 473:139–146
Rogers MJ (2003) New insights into the molecular mechanisms of action of bisphosphonates. Curr Pharm Des 9:2643–2658