Osteocitos y la regulación de la formación ósea / Osteocytes and regulation of bone formation / Osteócitos e a regulação da formação óssea

Por muchos años los osteocitos han sido las células óseas "olvidadas" y consideradas espectadores inactivos enterrados en la matriz ósea. Hoy en día se sabe que los osteocitos detectan y responden a estímulos mecánicos y hormonales para coordinar tanto la resorción como la formación ósea. Actualmente se considera que los osteocitos proveen la mayoría de las moléculas que regulan la actividad de los osteoclastos y de los osteoblastos, como RANKL y esclerostina, ya que manipulaciones genéticas y famacológicas de cualquiera de estas dos moléculas afectan marcadamente la homeostasis ósea. Este artículo resume hallazgos recientes que delinean los mecanismos por los cuales los osteocitos regulan el número y actividad de los osteoblastos afectando de esta manera la formación ósea.

For many years, osteocytes have been the forgotten bone cells and considered as inactive spectators buried in the bone matrix. We now know that osteocytes detect and respond to mechanical and hormonal stimuli to coordinate bone resorption and bone formation. Osteocytes are currently considered a major source of molecules that regulate the activity of osteoclasts and osteoblasts, such as RANKL and sclerostin; and genetic and pharmacological manipulations of either molecule markedly affect bone homeostasis. This article summarizes recent findings demonstrating the mechanisms by which osteocytes regulate the number and activity of osteoblasts and thus affect bone formation.

Durante muitos anos, os osteócitos têm sido células ósseas "esquecidas" e consideradas como espectadores inativos enterrados na matriz óssea. Hoje sabemos que os osteócitos são capazes de detectar e responder a estímulos mecânicos e hormonais para coordenar tanto a reabsorção quanto a formação óssea. Os osteócitos são considerados atualmente como aquelesque fornecema maioria das moléculas que regulam a atividade dos osteoclastos e dos osteoblastos, tais como RANKL e a esclerostina,visto que manipulações genéticas e farmacológicas de qualquer uma destas moléculas afetam consideravelmente a homeostase óssea. Este artigo resume as recentes descobertas que demarcam os mecanismos pelos quais os osteócitos regulam o número e atividade dos osteoblastos, afetando assim a formação óssea.

ß-ARRESTIN/CONNEXIN 43 (Cx43) complex anchors ERKS outside the nucleus: a prerequisite for bisphosphonate antiapoptotic effect mediated by Cx43/ERK in osteocytes / El complejo ß-ARRESTINA/CONEXINA 43 (Cx43) retiene ERKS fuera del núcleo: un paso necesario para el efecto anti-apoptótico de los bisfosfonatos mediado por Cx34/ERK en osteocitos

Bisphosphonates (BPs) anti-fracture efficacy may be due in part to inhibition of osteocyte apoptosis. This effect requires opening of connexin (Cx) 43 hemichannels and phosphorylation of the extracellular signal regulated kinases (ERKs). However, unlike ERK activation by other stimuli, the Cx43/ERK pathway activated by BPs does not result in nuclear ERK accumulation. Instead, the anti-apoptotic effect of BPs depends on phosphorylation of cytoplasmic ERK targets and is abolished by forced nuclear retention of ERKs. We now report that ERKs and the scaffolding protein ß-arrestin co-immuno-precipitate with Cx43 in MLO-Y4 osteocytic cells and that the BP alendronate increases this association. Moreover, ERK2 fused to red fluorescent protein (ERK2-RFP) co-localizes with Cx43 fused to green fluorescent protein outside the nucleus in cells untreated or treated with alendronate. Alendronate does not induce ERK nuclear accumulation in cells transfected with wild type ß-arrestin (wtARR) or vector control, whereas it does in cells expressing a dominant negative ß-arrestin mutant (dnARR) consisting of the ß-arrestin-clathrin binding domain that competes with endogenous ß-arrestin for binding to clathrin. Alendronate activates ERKs in dnARRtransfected cells as effectively as in cells transfected with wtARR, demonstrating that dnARR only interferes with subcellular localization but not with activation of ERKs by BPs. Further, whereas alendronate inhibits apoptosis in cells expressing wtARR or vector control, it is ineffective in cells expressing dnARR. Thus, BPs induce the formation of a complex comprising Cx43, ß-arrestin, and clathrin, which directs ERKs outside the nucleus and is indispensable for osteocyte survival induced by BPs. (AU)

La efectividad de los bisfosfonatos (BPs) en la prevención de fracturas puede deberse en parte a la inhibición de la apoptosis de osteocitos. Este efecto depende de la apertura de hemicanales de conexina (Cx) 43 y la fosforilación de quinasas reguladas por señales extracelulares (ERKs). Sin embargo, a diferencia de la activación de ERKs debida a otros estímulos, la vía de señalización Cx43/ERK activada por BPs no conlleva la acumulación de ERKs en el núcleo. El efecto anti-apoptótico de los BPs depende de la fosforilación de blancos citoplasmáticos de ERKs y es inhibido cuando las quinasas son retenidas en el núcleo. En este estudio hemos demostrado que ERKs y la proteína "scaffolding" ß-arrestina co-inmunoprecipitan con Cx43 en células osteocíticas MLO-Y4 y que alendronato aumenta esta asociación. Más aún, ERK2 fusionada a la proteína roja fluorescente (ERK2-RFP) co-localiza con Cx43 fusionada con la proteína verde fluorescente fuera del núcleo en células tratadas con vehículo o alendronato. Alendronato no indujo la acumulación nuclear de ERK en células transfectadas con ß-arrestina nativa (wtARR) o con un vector control, pero si lo hizo en células que expresan una forma dominante negativa de ß-arrestina (dnARR), consistente en el dominio de interacción entre ß-arrestina y clatrina, y que compite con ß-arrestina endógena por la unión a clatrina. Alendronato activa ERKs con la misma eficiencia en células transfectadas con dnARR o wtARR, demostrando que dnARR sólo interfiere con la localización subcelular de ERKs, pero no con su activación inducida por los BPs. Más aún, mientras alendronato inhibe apoptosis en células que expresan wtARR o vector control, es inefectivo en células que expresan dnARR. En conclusión, los BPs inducen la formación de un complejo que incluye Cx43, ß-arrestina y clatrina, el cual retiene ERKs fuera del núcleo y es indispensable para la sobrevida de los osteocitos inducida por estas drogas. (AU)

La muerte de los osteocitos: una señal para la remodelación dirigida / Osteocyte death: a beacon for targeted remodeling

Desde hace largo tiempo se piensa que la red de osteocitos compara continuamente las deformaciones mecánicas actuales con los niveles usuales de las mismas, y dispara señales a osteoclastos y osteoblastos que resultan en ganancia o pérdida ósea, según se necesite. Mientras que los niveles fisiológicos de estimulación mecánica mantienen la masa ósea, niveles demasiado bajos o demasiado altos de deformación inducen resorción ósea. Un mecanismo por el cual los osteocitos pueden gatillar la resorción ósea es entrando en apoptosis. Niveles altos o bajos de carga mecánica llevan a una mayor prevalencia de apoptosis osteocitaria, que temporalmente precede y está espacialmente asociada con el reclutamiento de osteoclastos y subsiguiente aumento de la resorción ósea. Además, recientemente se ha demostrado una relación causa-efecto entre muerte de los osteocitos y resorción ósea. Usando un modelo de ablación osteocítica inducible en ratón transgénico, Tatsumi y col. demuestran que la apoptosis de osteocitos es suficiente para gatillar reclutamiento de osteoclastos y resorción ósea. Más aún, la respuesta osteoclastogénica a la falta de carga está ausente en los huesos de ratones depletados de osteocitos, confirmando que estas células son indispensables para la adaptación esquelética a la ingravidez. Debido a que la apoptosis de los osteocitos es inhibida no sólo por la estimulación mecánica sino también por los estrógenos y los bifosfonatos, estos hallazgos plantean la posibilidad de que la preservación de osteocitos viables contribuya a las propiedades anti-resortivas de dichos agentes.