MLO-Y4 osteocytic cell clones express distinct gene expression patterns characteristic of different stages of osteocyte differentiation / Clones de las células osteocíticas MLO-Y4 tienen diferentes patrones de expresión génica característicos de diferentes estadíos de diferenciación osteocítica

Osteocytes are the most abundant bone cell and are formed when osteoblasts become embedded in the bone matrix. Through changes in gene expression and paracrine effects, osteocytes regulate the number of osteoblasts, bone forming cells, and osteoclasts, bone resorbing cells, which are needed to maintain bone mass. MLO-Y4 is the better characterized osteocytic cell line; however, lacks expression of sclerostin, the product of the SOST gene, which is fundamental for osteocyte function and blocks bone formation. With the objective to isolate MLO-Y4 clones with different gene expression profiles, we performed cultures at very low density of MLO-Y4 cells stably transfected with nuclear green fluorescent protein (MLOnGFP). Cell morphology was visualized under a fluorescence microscope. Once the cells reached 80% confluency, RNA was extracted and quantitative real time PCR was performed. Clones exhibit different sizes and morphology, with some cells showing a spindle-like shape and others with abundant projections and a star-like shape. Gene expression also differed among clones. However, none of the clones examined expressed SOST. We conclude that the MLO-nGFP clones constitute a useful tool to study osteocyte differentiation and the role of osteocytes in the control of bone formation and resorption in vitro. (AU)

Los osteocitos son las células más abundantes del hueso y se forman cuando los osteoblastos se encuentran rodeados de matriz ósea. A través de cambios en la expresión génica y efectos paracrinos, los osteocitos controlan el número de osteoblastos que forman el hueso, y osteoclastos que resorben el hueso, células necesarias para mantener la masa ósea. Las células MLO-Y4 son la línea celular osteocítica más investigada; sin embargo, no expresan esclerostina, el pro esclerostina, el producto del gen SOST que bloquea la formación ósea y es indispensable para la función de los osteocitos. Con el objetivo de aislar clones de las células MLO-Y4 con diferentes perfiles de expresión génica, realizamos cultivos a muy baja densidad de las células transfectadas en forma estable con proteína verde fluorescente nuclear (MLO-nGFP). La morfología celular fue evaluada utilizando un microscopio de fluorescencia. Una vez que las células alcanzaron el 80% de confluencia, el ARN fue extraído y analizado por PCR cuantitativa en tiempo real. Las células de los diferentes clones tienen diferentes tamaños y morfología, algunas células son fusiformes y otras con proyecciones citoplasmáticas abundantes y en forma de estrella. La expresión de los genes también varió en los distintos clones. Sin embargo, ninguno de ellos expresó SOST. En conclusión, los clones de las células MLO-nGFP constituyen una herramienta útil para estudiar la diferenciación de los osteocitos y el rol de estas células en el control de la formación y resorción ósea in vitro. (AU)

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)

Bifosfonatos, conexinas y apoptosis de osteoblastos y osteocitos: nuevo mecanismo de acción con implicancias terapéuticas / Bisphosphonates, connexins and apoptosis of osteocytes and osteoblasts: a novel mechanism of action with therapeutic potential

Los bifosfonatos son drogas ampliamente utilizadas para el tratamiento de patologías en las que hay un aumento en la fragilidad ósea. Estos agentes detienen la pérdida de hueso al inhibir la actividad de los osteoclastos, las células que resorben el hueso. Sin embargo, el modesto efecto de los bifosfonatos en el aumento en la masa ósea no explica completamente la disminución en la incidencia de fracturas observada en individuos tratados con estos agentes. Basados en la falta de correlación entre el aumento de la densidad mineral y la disminución en la incidencia de fracturas, hemos explorado la posibilidad de que parte del efecto beneficioso de los bifosfonatos se debe a la inhibición de la apoptosis de los osteocitos. Los osteocitos, osteoblastos diferenciados que se rodean de matriz ósea, constituyen la mayoría de las células que forman el hueso, y, a través de sus prolongaciones, forman una red que recorre el hueso. Debido a su posición en el hueso, los osteocitos constituyen las células ideales para percibir cambios mecánicos u hormonales e iniciar señales que llevan a la reparación del tejido, previniendo el deterioro del hueso y la posibilidad de fracturas. Los osteocitos se comunican entre sí y con las células en la superficie del hueso a través de canales de conexinas (Cx), especialmente Cx43. Nuestro grupo ha demostrado que los bifosfonatos, aún los que carecen de actividad anti-catabólica, previenen la apoptosis de osteocitos in vitro e in vivo. La protección de la viabilidad celular requiere la apertura de hemicanales de Cx43, pero es independiente de la activación de las uniones gap. La apertura de los hemicanales es seguida por la activación de la quinasas Src y ERKs.