Proteinele care blochează dezvoltarea oaselor ar putea deține indicii pentru viitorul tratament al osteoporozei

Angiogeneza, procesul prin care noi vase de sânge se formează din cele existente, este esențială atât în dezvoltarea embrionară, cât și în cea postnatală, jucând un rol crucial în menținerea homeostaziei pe parcursul vieții. Recent, rolul angiogenezei osoase în reglarea creșterii scheletice postnatale, remodelării și reparării osoase a devenit un subiect de interes major. Progresele tehnologice în microscopie și dezvoltarea unor tehnici inovatoare de procesare a oaselor au permis investigarea rețelei vasculare osoase în detaliu, conducând la descoperirea unor noi subtipuri de capilare osoase, precum capilarele de tip-H.
Capilarele de tip-H sunt descrise ca modulatori activi ai osteogenezei, extinzându-se din metafiză în placa de creștere în timpul embriogenezei și creșterii osoase postnatale. Celulele endoteliale ale acestor capilare furnizează semnale moleculare și ghidare pentru osteoblastele care migrează de-a lungul suprafeței lor externe. Interacțiunile strânse și codependente dintre osteoblaste și celulele endoteliale sunt esențiale pentru controlul masei osoase trabeculare în timpul dezvoltării embrionare și formării osoase postnatale.

Identificarea și caracterizarea unor noi căi care pot fi țintite pentru a modula angiogeneza osoasă și a crește formarea osoasă reflectă o nevoie actuală de a dezvolta terapii inovatoare pentru stimularea formării osoase. Interactomul recent identificat dintre CD248-MMRN2-CLEC14A reprezintă o astfel de cale potențială. Multimerina 2 (MMRN2) este o proteină specifică matricei extracelulare a celulelor endoteliale care poate lega simultan două proteine din familia domeniilor lectinice de tip C: CLEC14A, exprimată de celulele endoteliale, și CD248, exprimată pe osteoblaste și alte celule stromale precum pericitele și fibroblastele.

1. Expresia ridicată a CLEC14A și MMRN2 în vasele de tip-H

Studiul de la Universitatea din Birmingham a confirmat, prin microscopie imunofluorescentă, că atât CLEC14A, cât și MMRN2 sunt exprimate în metafiza osului lung murin. CLEC14A a fost localizată predominant în endoteliul capilarelor de tip-H, cu o expresie deosebit de ridicată la nivelul arcurilor anastomotice și bulbilor vaselor. MMRN2 a prezentat un model de expresie compatibil cu producția sa de către celulele endoteliale ale vaselor de tip-H, fiind observată în principal în metafiză.

2. Impactul deleției germinale a CLEC14A asupra modelării capilarelor de tip-H

Șoarecii cu deleție genetică a CLEC14A (Clec14a−/−) au prezentat o scădere semnificativă a procentului de celule endoteliale de tip-H la vârsta de două săptămâni, comparativ cu șoarecii martor (Clec14a+/+). Nu s-au observat diferențe semnificative în celulele endoteliale de tip-L. Imaginile obținute prin microscopie au arătat o reducere a lungimii coloanelor vasculare de tip-H și a frontului vascular în metafiză la șoarecii Clec14a−/− la vârsta de patru săptămâni. De asemenea, s-a observat o organizare mai puțin uniformă a vaselor de tip-H, cu o reducere a formării filopodelor și o „tocire” a mugurilor vasculari în absența CLEC14A.

3. Rolul CLEC14A în distribuția osteoblastelor în timpul dezvoltării

Deleția genetică a CLEC14A a dus la o creștere a numărului de osteoblaste imature (marker Osterix pozitiv) în zona inferioară a metafizei, spre diafiză, la șoarecii nou-născuți (P4). Nu s-au observat diferențe în partea superioară a metafizei. De asemenea, cordoanele de osteoblaste au avut o lungime crescută, indicând o extindere a acestor celule spre diafiză.

4. Creșterea densității osoase la șoarecii Clec14a−/−

Analizele au arătat o creștere a lungimii tibiei la șoarecii Clec14a−/− la vârsta de două săptămâni. Studiile de microtomografie computerizată (μCT) au evidențiat o creștere semnificativă a volumului osos (BV/TV%) și a numărului de trabecule la șoarecii Clec14a−/− la vârstele de 4 și 8 săptămâni, aceste diferențe normalizându-se la vârste mai înaintate. De asemenea, s-a observat o extindere pronunțată a osului trabecular la toate stadiile examinate.

5. Accelerarea maturării osteoblastelor la șoarecii Clec14a−/−

Analiza transcriptomică a celulelor osteoblaste izolate din calvaria șoarecilor nou-născuți a arătat o expresie crescută a genelor asociate cu maturarea osteoblastelor și osificarea endocondrală la șoarecii Clec14a−/−. În culturi in vitro, osteoblastele Clec14a−/− au prezentat o activitate crescută a fosfatazei alcaline și o mineralizare mai rapidă, indicând o maturare accelerată.

6. Susținerea maturării osteoblastelor prin interacțiunea cu celulele endoteliale

Inhibarea interacțiunii dintre CLEC14A și MMRN2 prin administrarea de anticorpi specifici a dus la o creștere a formării osoase, similară cu cea observată la șoarecii Clec14a−/−. Acest fapt sugerează că interacțiunea dintre CLEC14A de pe celulele endoteliale de tip-H și CD248 de pe osteoblaste este importantă în reglarea maturării osteoblastelor și a formării osoase.

Concluzii

Studiul publicat în jurnalul Communications Biology evidențiază că CLEC14A, o proteină specifică celulelor endoteliale de tip-H, acționează ca un regulator negativ al formării osoase în timpul creșterii scheletice postnatale la șoarece. Deleția genetică a CLEC14A duce la o creștere a densității osoase și la o maturare accelerată a osteoblastelor. Aceste descoperiri subliniază potențialul CLEC14A ca țintă terapeutică în dezvoltarea unor tratamente menite să stimuleze formarea osoasă, având implicații importante pentru afecțiuni precum osteoporoza.

Identificarea CLEC14A ca factor cheie în interacțiunea dintre celulele endoteliale și osteoblaste deschide noi perspective în înțelegerea mecanismelor de formare osoasă și oferă o bază pentru dezvoltarea unor terapii inovatoare care să vizeze direct această cale de semnalizare.

sursa: Science Daily