降钙素原在成骨细胞中表达,在间歇性甲状旁腺激素治疗期间通过抑制巨噬细胞迁移来限制骨吸收


2022年1月27日,德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心创伤和整形外科Johannes Keller团队在《Bone Research》上发表题为“Procalcitonin is expressed in osteoblasts and limits bone resorption through inhibition of macrophage migration during intermittent PTH treatment”的文章,揭示了成骨细胞衍生的降钙素原 (ProCT)在骨微环境中的潜在作用。

 

在这篇文章中,云克隆抗体【降钙素原(PCT)多克隆抗体,PAA689Mu01】受到科研工作者的认可,荣登优秀国际期刊。



骨骼是一种高度动态的组织,在整个生命周期中都会被重塑。如果骨形成和骨吸收之间的平衡被破坏,就可能导致全世界老年人口中最普遍的骨病之一——骨质疏松症。目前间歇性注射甲状旁腺激素(iPTH)是主要的通过刺激骨形成治疗骨质疏松症的方案。降钙素 (CT)与PTH相反,具有抑制骨形成的作用。CT 由 Calca 编码,该基因还编码其激素原降钙素原(ProCT)。通过组织特异性可变剪接,Calca 基因转录合成 ProCT,ProCT 随后被内肽酶切割以产生成熟的 CT。为探究iPTH治疗骨质疏松症的机制,作者假设 iPTH 诱导成骨细胞中特定介质的表达,这有助于限制骨合成代谢治疗期间的骨吸收。

作者在体外对分化的成骨细胞进行了全基因组表达分析,以在分子水平上研究 PTH 信号在成骨细胞中的短期影响。他们观察到用 PTH 刺激成骨细胞导致 Calca 的表达增加,并表明 PTH 在成骨细胞中诱导 ProCT 的表达。接下来,他们旨在确定这一观察结果的功能相关性,对12 周龄 WT 和 ProCT 表达被禁用的Calca 缺陷小鼠进行 4 周的每日 iPTH 治疗。结果表明iPTH期间缺乏ProCT的小鼠骨过度吸收。为了验证成骨细胞衍生的 ProCT 对骨吸收具有直接抑制作用的假设,作者用 iPTH 刺激了 WT和Calca 缺陷成骨细胞,并使用来自这些细胞的条件培养基来治疗早期分化的 WT 破骨细胞。来自WT成骨细胞的条件培养基导致破骨细胞形成显著减少。这在缺乏ProCT的Calca缺陷成骨细胞的条件培养基中没有观察到,而用补充ProCT 后可观察到。进一步对小鼠骨髓细胞进行了实验,发现 ProCT 在破骨细胞分化的早期阶段开始持续应用时会抑制破骨细胞生成,但在中间阶段或后期开始使用时不会抑制破骨细胞生成。这些结果表明 ProCT 特异性作用于巨噬细胞并抑制破骨细胞生成的早期阶段。

为了在机制水平上理解这一效应,作者接下来用ProCT刺激原代巨噬细胞6小时,并进行全基因组表达分析。在表达量增加2倍的基因中,鉴定了Cd74和趋化因子配体5 (Ccl5),这两种基因都被报道在体内抑制破骨细胞的发生;在表达降低2倍的基因中,发现了biglycan (Bgn)、纤连蛋白(Fn1)、赖氨酸氧化酶(Lox)和S100钙结合蛋白A9 (S100a9),这些都在之前的研究中被证明对促进巨噬细胞迁移至关重要。这些结果提示ProCT 可抑制参与巨噬细胞募集的关键介质的表达。因此,ProCT 可阻止巨噬细胞迁移并导致早期破骨细胞生成的抑制。

总之,作者的研究表明 Calca 信号传导控制 iPTH 的治疗效果。他们提出 iPTH 的骨合成代谢作用通过 CT 在体循环中受到限制,而 iPTH 的促吸收作用由 ProCT 的成骨细胞特异性表达控制,这是限制 iPTH 期间骨吸收所必需的。