PPAR research, 2006; 2006: (más artículos en esta revista)

La solución de los Dos "óseos" Rostros de PPAR-γ

Hindawi Publishing Corporation
Beata Lecka-Czernik [1], Larry J. Suva [2]

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Resumen

La pérdida ósea con el envejecimiento de resultados atenuada y desequilibrado que el recambio óseo se ha asociado con una disminución del número de osteoblastos forman hueso, un aumento del número de osteoclastos resorbing hueso, y un mayor número de adipocitos (células grasas) en la médula ósea. Los osteoblastos y los adipocitos se derivan del estroma de médula mesenquimales y células madre (MSC). El medio intracelular de señales extracelulares y que controla la asignación de MSC linaje es diversa. El adipocito-factor de transcripción específico proliferador de peroxisoma activados por los receptores de rayos gamma (PPAR-γ) actúa como un regulador positivo de médula adipocito y la formación como un regulador negativo de osteoblástica desarrollo. In vivo, el aumento de PPAR-γ actividad conduce a la pérdida de hueso, similar a la pérdida de hueso se observa con el envejecimiento, mientras que disminuyó PPAR-γ actividad se traduce en el aumento de la masa ósea. Nuevas evidencias sugieren que el pro-adipocytic y la lucha contra la osteoblásticas propiedades de PPAR-γ son ligando-selectiva, lo que sugiere la existencia de múltiples mecanismos mediante los cuales PPAR-γ controles de masa ósea y la masa grasa en el hueso.

INTRODUCCIÓN

Las dos caras antiguo dios romano Janus, representa la inseparable relación entre los opuestos. El receptor nuclear y el factor de transcripción PPAR-γ tiene muchas "caras" en lo que respecta a sus actividades, pero su proadipocytic y antiosteoblastic actividades en el hueso se asemejan las dos caras inseparables de Jano.

La disminución de la tasa de formación ósea y el número de osteoblastos que se produce con el envejecimiento se correlaciona inversamente con un aumento en el contenido de materia grasa y un número de adipocitos en la médula ósea [1]. La aparente relación inversa entre el osteoblasto y el adipocito y sus diferencias compartidas progenitoras mesenquimales origen condujo a la formulación de la hipótesis que vincula a estos dos fenotipos y los hace inseparables [2, 3]. De acuerdo con la hipótesis compartida precursor, un aumento en adipocito diferenciación se produce a expensas de la diferenciación osteoblástica, y viceversa. Sin embargo, en algunas circunstancias, adipocytic osteoblásticas y diferenciación puede ocurrir independientemente [4, 5], lo que sugiere una existencia, ya sea en adultos médula de piscinas separadas de las células progenitoras proosteoblastic responder a los estímulos y proadipocytic diferente y / o mecanismos de regulación separada de ambos osteoblástica y adipocito diferenciaciones. Esta revisión resume la evidencia existente, ya sea apoyando la "simultánea" o escenario de la "independiente" escenario. Estamos citar ejemplos, en la que el proadipocytic y antiosteoblastic actividades de PPAR-γ puede ser modulada, bien simultáneamente o de forma independiente utilizando ligandos de diferentes estructuras químicas. Tenemos también un resumen de las pruebas que indican que PPAR-γ es un importante regulador de la homeostasis del hueso y médula de células madre mesenquimales (MSC) la diferenciación.

Los osteoblastos, que forman hueso de las células, y adipocitos, células grasas, se derivan de un común médula MSC compartimento, que también sirve como una fuente de progenitores para fibroblastos, músculo, cartílagos y células, y funciona como la hematopoyesis de apoyo al estroma [6, 7 ]. El compromiso de MSC ya sea hacia el adipocito o osteoblástica linaje se produce por un mecanismo estocástico [8], en el que el linaje de los factores de transcripción específicos, tales como Runx2, Dlx5, y Osterix de osteoblastos y PPAR-γ2 y C / EBPs de adipocitos, son activado (Figura 1] [9].

El envejecimiento se asocia con cambios en la situación de MSC y en el ambiente de intrínsecos y extrínsecos señales que determinan la diferenciación de los osteoblastos hacia la MSC y / o adipocitos [1, 10 - 12]. Estos cambios modulan el continuo diálogo entre fenotipo específico de factores de transcripción y las señales de que el microambiente colectivamente MSC determina la asignación de linaje. Con el envejecimiento, la situación de MSC cambios con respecto a su potencial de diferenciación, de tal manera que el compromiso de osteoblástica linaje disminuye, mientras que el compromiso con el adipocito aumenta linaje [1, 10]. Estos cambios en la diferenciación celular se refleja en la expresión del fenotipo perfil específico de genes marcadores en indiferenciada MSC. La expresión de la osteoblástica específicos de factores de transcripción, Runx2 y Dlx5, osteoblástica y marcadores, el colágeno y la osteocalcina, se redujo, mientras que la expresión del adipocito específicos de factor de transcripción PPAR-γ2 y un gen marcador de fenotipo adipocito, los ácidos grasos de la proteína de unión 4 (FABP4), es el aumento [10]. El envejecimiento también da lugar a alteraciones en la médula ósea microambiente. MSC apoyo a osteoclastogenesis es mayor debido al aumento de la producción en la médula de los macrófagos estimulantes de las colonias (M-CSF) y RANKL, dos citoquinas proosteoclastic fisiológicas necesarias para la resorción ósea [13 - 16]. Por otra parte, la médula ósea proviene de los antiguos ratones produce desconocido PPAR-γ activador (s) que estimula la diferenciación adipocito y suprime la diferenciación osteoblástica [10]. Es interesante señalar que en los seres humanos diferenciación osteoblástica pueden verse afectados por cualquiera de una presencia de adipocitos maduros médula [17], los ácidos grasos poliinsaturados, que son ligandos naturales de PPAR-γ [18], o suero derivado de las mujeres de mayor edad [12].

PPAR-γ regula la masa ósea

PPAR-γ receptor nuclear es un elemento esencial regulador de los lípidos, glucosa, insulina y el metabolismo [19]. El receptor se expresa en ratones y seres humanos como dos isoformas diferentes, PPAR-γ1 y PPAR-γ2, debido al uso alternativo promotor y splicing alternativo [20 - 22]. PPAR-γ2 difiere de PPAR-γ1 de 30 aminoácidos adicionales en su N-terminal. PPAR-γ1 se expresa en una variedad de tipos celulares, incluyendo los osteoblastos, mientras que el PPAR-γ2 expresión está restringida a adipocitos, incluyendo médula adipocitos, y es esencial para la diferenciación y el mantenimiento de su fenotipo y la función [9, 23]. PPAR-γ pertenece a la familia del receptor nuclear factores de transcripción, y su activación requiere heterodimer formación con otro receptor nuclear, los receptores de retinoides X (RXR), y la unión de un ligando específico. Natural de ligandos PPAR-γ compuesto por ácidos grasos poliinsaturados y los metabolitos de la prostaglandina J 2, mientras que los ligandos sintéticos incluyen la antidiabéticos tiazolidindionas (TZDs) [24].

Un papel importante de PPAR-γ en el mantenimiento de la homeostasis ósea se ha demostrado en varios modelos animales de hueso de ejercicio [25, 26] o la pérdida de hueso [27 - 30], regulada por el estado de PPAR-γ actividad. Disminución de PPAR-γ actividad en PPAR-γ-haploinsufficient ratones o en ratones con una mutación en hypomorphic el PPAR-γ gene locus dado lugar a una mayor masa ósea, debido al aumento de osteoblastogenesis de progenitores de médula ósea, pero no debido a los efectos sobre la actividad osteoblástica maduro o células de los osteoclastos linaje [25, 26]. Por otra parte, relacionada con la edad osteopenia no se desarrolló en el PPAR-γ-haploinsufficient ratones [25]. Por el contrario, la activación de PPAR-γ a través de la administración de rosiglitazona, un antidiabético TZD, a los roedores se debió a descensos significativos en la densidad mineral ósea (DMO), el volumen de hueso, y los cambios en la microarquitectura del hueso [27 - 30]. La pérdida de masa ósea observada se asoció con la espera de reciprocidad cambios en la estructura y la función de la médula ósea, con una disminución del número de osteoblastos y un mayor número de adipocitos [27, 30]. De hecho, ya había demostrado en U-33 / γ2 células, un modelo murino de células mesenquimales de médula diferenciación, que la activación del PPAR-γ2 isoforma de rosiglitazona convertido las células de la estirpe osteoblástica para terminales diferenciadas adipocitos irreversiblemente la represión de la osteoblástica a través del fenotipo osteoblástica de inhibición de la expresión de genes específicos [9].

Si bien el efecto de antiosteoblastic PPAR-γ2 en la diferenciación osteoblástica está bien establecido, su efecto sobre los osteoclastos desarrollo es menos clara. In vitro, PPAR-γ activación de los osteoclastos en células precursoras inhibe su diferenciación [31, 32], mientras que la activación de PPAR-γ en las células de estirpe mesenquimal aumenta su apoyo a osteoclastogenesis [33]. In vivo, y en contraste con otros modelos animales, la pérdida de hueso debido a la administración de rosiglitazona a ratas ovariectomized como resultado del aumento de la resorción ósea, pero no disminuyó la formación de hueso [28]. Estos resultados indican que por lo menos en algunas circunstancias, la pérdida de hueso debido a PPAR-γ activación puede implicar el aumento de la resorción ósea.

Desde TZDs sólo han sido aprobados para uso clínico en el tratamiento de la diabetes tipo II desde 1999, sus efectos sobre los huesos humanos son sólo emergentes. A principios observaciones indicaron que las 4 semanas de administración de troglitazone a pacientes con mal control de la diabetes tipo II que exhiben alto recambio óseo dado lugar a una disminución significativa en los marcadores del metabolismo óseo, como la desoxipiridinolina urinaria, la orina de colágeno tipo I C-terminal telopeptide, y el suero con hueso tipo de fosfatasa alcalina [34]. Recientes análisis de los datos de la Salud, el Envejecimiento, y la composición corporal de cohorte indican que TZD uso de más de 3 años se traduce en la aceleración de la pérdida de hueso, aproximadamente un 1% por año en mujeres postmenopáusicas mayores [35].

Nuevas pruebas de estudios de PPAR-γ polimorfismo de genes en los seres humanos sugiere un papel para este factor de transcripción en la regulación de la masa ósea. Un silencio CT transición en el exón 6, que es común a ambos PPAR-γ isoformas, se traduce en una menor densidad ósea y una predisposición a la osteoporosis en mujeres posmenopáusicas japonés [36]. El mismo polimorfismo en una población de individuos sanos de mediana edad las mujeres coreanas se asoció con niveles más bajos de distribuir osteoprotegerin, un regulador negativo de los osteoclastos desarrollo, pero no cambios en la densidad ósea [37]. Otro polimorfismo en el STAT5B elemento regulador en la alternativa promotor del ser humano PPAR-γ1 proteínas se asoció con un aumento de altura y de plasma de baja densidad, las concentraciones de colesterol de lipoproteínas en una población francesa [38]. Del mismo modo, el análisis de una población de Framingham el Crías estudio reveló varios nuevos cambios polimórficos en la región de codificación de PPAR-γ que correlacionó independientemente con la densidad mineral ósea (DMO) en diferentes sitios del esqueleto [39]. Un examen más detallado de las asociaciones entre el PPAR-γ genómica polimorfismo y la condición de los huesos se pueden encontrar en esta cuestión [40].

Como se mencionó anteriormente, natural ligandos de PPAR-γ incluir ácidos grasos poliinsaturados y sus derivados oxidados, los niveles de aumento que en la práctica con el envejecimiento. Nos mostró anteriormente que las formas oxidadas de ácido linoleico servir como ligandos de PPAR-γ2 en médula MSC y activar cualquiera de sus proadipocytic y / o propiedades antiosteoblastic [4]. Oxidación de los ácidos grasos se generan en las reacciones enzimáticas controlada por lipoxygenases. Se demostró que tres de ellos, 5 -, 12 -, y 15-lipoxygenases, están involucrados en la regulación de la masa ósea en ratones y humanos. La interrupción de cualquiera 5 - o 15-lipoxygenase en ratones llevado a un aumento de la masa ósea [41, 42], mientras que en los seres humanos cambios polimórficos en el centro de 12 - o 15-lipoxygenases correlacionados con cambios en la DMO en sujetos normales o en mujeres posmenopáusicas , Respectivamente [43, 44].

Edad relacionadas con la osteoporosis se caracteriza por un bajo nivel de suero de IGF-1 y un patrón de redistribución de la grasa [45 - 47]. IGF-1 sirve un importante papel regulador en el hueso adquisición y el mantenimiento del esqueleto adulto, aunque su papel en las células madre mesenquimales asignación hacia el osteoblásticas y adipocytic linajes queda claro [46, 48]. Los recientes avances en técnicas genéticas para manipular el genoma del ratón se han traducido en varios modelos murinos que proporciona una visión de las acciones del esqueleto de IGF-1 y su posible interacción con otros mecanismos de regulación de hueso.

Uno de estos animales modelo que refleja la relación de IGF-1 con hueso y grasa consiste en la congenic B6.C3H-6T (6T) ratón, que es un C57BL/6J (B6) de ratón que lleva una región de la C3H/HeJ (C3H ) Sexto cromosoma [49]. En comparación con B6, la 6T cepa se caracteriza por una baja DMO, el aumento de médula grasa, suero de una reducción de IGF-1 de concentración, y la reducción de los niveles de mRNA de IGF-1. Curiosamente, el gen PPAR γ se encuentra dentro de la subsistir durante C3H-como región. Por otra parte, nuestros resultados recientes sugieren que el IGF-1 en la producción ósea se encuentra bajo el control del gen PPAR γ [50].

Papel de la médula grasa y su importancia para el microambiente medular

Como se mencionó anteriormente, el PPAR-γ factor de transcripción es fundamental para ambos extramedular y la médula ósea grasa desarrollo [19, 25] y, sin embargo, la médula ósea adipocito la biología y la función no se conocen bien. La médula adipocito fenotipo es similar a la de adipocitos presentes en blanco y marrón la grasa, pero la ubicación única de estas células en el hueso dirige sus funciones más especializadas [3]. Durante años, médula grasa no es más que considerarse como un componente celular de hueso que sirve un papel pasivo de ocupación de un espacio que ya no sean necesarios para la hematopoyesis. Sin embargo, los acontecimientos recientes que sugieren que la médula grasa juega un papel esencial como órgano endocrino que participan en los lípidos y metabolismo de la glucosa en lugar de médula grasa en virtud de un nuevo foco de investigación. Con la edad avanzada, la grasa se infiltra médula ósea, caries, sobre todo en los huesos largos [51]. Desde la perspectiva de adipokine producción y utilización de glucosa, que es similar al blanco y marrón grasa, es probable que la médula grasa sirve una amplia variedad de funciones endocrinas.

Un relativamente bien caracterizado papel de la médula adipocitos es apoyar la hematopoyesis por la necesaria producción de citoquinas y el suministro de calor para el desarrollo de células hematopoyéticas. Además, médula grasa puede participar en el metabolismo de los lípidos en la limpieza y el almacenamiento de triglicéridos que circulan y puede servir de reservorio de energía localizados para situaciones de emergencia que afectan, por ejemplo, osteogénesis (por ejemplo, la curación de fracturas óseas) [3]. Marrow adipocitos también producen varias citocinas, pero dos adipokines, cuya expresión se encuentra bajo el PPAR-γ control, la leptina y adiponectin, son actualmente el foco de mayor atención posible de los reguladores de la masa ósea.

La leptina es producida por las células de grasa, y su función primordial es la regulación de la saciedad a través de los efectos sobre el sistema nervioso central [52]. La leptina aumenta la expresión durante un periodo de inanición en una disminución en el crecimiento, fertilidad, y la masa ósea; su expresión disminuye cuando aumenta la ingesta energética. La leptina se cree para regular la masa ósea a través de dos vías alternativas: una con un efecto estimulante directo sobre el crecimiento óseo, cuando actúa en células óseas a través de sus receptores, y otro, que es indirecto, con la participación de un relé hipotálamo que suprime la formación de hueso, cuando actúa en del sistema nervioso central [52]. De este modo, cuando actúa a nivel local sobre el hueso, la leptina aumenta la DMO, el contenido mineral óseo (BMC), y con hueso tipo de formación, al tiempo que disminuye el número y el tamaño de la médula ósea adipocitos [52]. En cambio, cuando se inyecta en un ventrículo hipotálamo, la leptina disminuye la masa ósea en la espina dorsal [53]. Esta actividad es presumiblemente mediada a través de β2-señalización de receptores adrenérgicos, que regula la expresión de RANKL en osteoblastos [54].

Otro adipokine, adiponectin, fue descubierto recientemente a ser un sensibilizar a la insulina-hormona producida por el tejido adiposo [55]. Los estudios clínicos implicar adiponectin como un predictor independiente de la masa ósea, los niveles circulantes de adiponectin correlaciona inversamente con la masa ósea en los seres humanos [56]. Adiponectin y sus receptores, de forma similar a la leptina y sus receptores, son expresadas por las células del linaje osteoblástica [57 - 60]. In vitro, adiponectin adipocito inhibe la formación osteoblástica y estimula la proliferación y diferenciación a través de las vías de señalización MAPK [59], sin embargo adiponectin-o transgénicos deficientes para su expresión ratones no mostraron anomalías óseas [60]. Desde adiponectin puede actuar sobre el hueso, ya sea a través de un autocrina y paracrina vía y / o un endocrino vía como una hormona secretada de tejido graso, Shinoda et al. adiponectin llegó a la conclusión de que pueden tener tres diferentes acciones sobre el hueso: una acción positiva de producción local a través de un adiponectin autocrina y paracrina vía, un efecto negativo directo de distribuir adiponectin, y una positiva acción indirecta de adiponectin que circulan a través de la mejora de la señalización de la insulina [60] .

Pruebas de la relación recíproca entre la pérdida de hueso y osteoblástica adipocito y desarrollo

La acumulación de in vivo e in vitro evidencias apoyan la hipótesis de que el aumento del adipocito formación se produce a expensas de desarrollo osteoblástica. En los seres humanos, la asociación entre la pérdida de hueso y médula aumento de adiposidad es visible no sólo durante el envejecimiento, sino también en condiciones de desuso esquelético, como de microgravedad o paraplejia [51, 61, 62]. En los animales, esquelético descarga resultados en la pérdida de hueso, que también está asociada con un aumento en la médula grasa compartimento [63 - 66].

Por el contrario, la falta de tejido adiposo se ha asociado con un aumento de la formación de hueso. En los pacientes con lipodistrofia congénita generalizada, la falta de grasa corporal se acompaña de alteraciones esqueléticas, como el aumento de la densidad ósea, un engrosamiento de calvarium, y la escoliosis [67, 68]. Un modelo animal de la lipodistrofia debido a una mutación en hypomorphic el PPAR-γ gen exposiciones tanto disminuyó médula contenido de materia grasa y un aumento de la masa ósea [26]. Por otra parte, los fibroblastos de embriones con una mutación nula en el PPAR-γ gen diferenciar espontáneamente hacia osteoblastos y no poseen la capacidad para diferenciar hacia adipocitos [25]. Pruebas sólidas para una relación recíproca entre el adipocito y la formación de la pérdida de hueso es proporcionada por los estudios que han examinado el efecto de TZDs, muy específicos PPAR-γ agonistas, en hueso y médula ósea diferenciación celular, como se ha descrito anteriormente [27 - 30]. En apoyo de esta prueba, hemos demostrado anteriormente en un modelo in vitro de células mesenquimales de médula diferenciación (U-33 / γ2 células) que la activación del PPAR-γ2 isoforma de rosiglitazona convertido las células de la estirpe osteoblástica a adipocitos diferenciados terminal e irreversible suprimida la osteoblástica fenotipo y osteoblástica-expresión de genes específicos [9].

En el modelo murino SAMP6 involutivo de la osteopenia asociada a la senescencia temprana, la baja masa ósea el resultado de una disminución de la capacidad de MSC para diferenciar a los osteoblastos [69, 70]. Al mismo tiempo, MSC SAMP6 de ratones muestran un mayor compromiso hacia el adipocito linaje [71]. Los problemas de médula ósea se asocia con una reducción en endochondral, pero no periostal, la formación de hueso nuevo, lo que sugiere un defectuoso osteogenic diferenciación de progenitores presentes en la médula ósea [72]. Es importante señalar que este defecto sea corregido por completo cuando la médula ósea procedentes de ratones normales nonosteopenic es trasplantados en ratones irradiados SAMP6 [73]. Alogénico de médula ósea en trasplante resultó histológicamente normal de hueso trabecular y la densidad ósea y los niveles circulantes restaurada de interleuquina (IL) -11, RANKL, e IL-6, todas las citocinas implicadas en la regulación del remodelado óseo.

La diferenciación terminal de MSC hacia osteoblastos y adipocitos resultados de la activación selectiva de programas específicos de la expresión génica, que son controlados por fenotipo específico de factores de transcripción, como Runx2 y PPAR-γ, respectivamente. Sin embargo, el control de expresión y la actividad de estos factores, y su función precisa en la asignación de MSC linaje, siguen siendo poco conocidos. La reciente identificación de taz (transcripcional coactivator con PDZ vinculante motivo) proporciona alguna información sobre la forma en que la actividad de los reguladores transcripcionales puede ser controlada y taz sugiere que puede actuar como un interruptor molecular en la diferenciación de los osteoblastos para el MSC y adipocitos [74, 75 ]. Taz funciones de la proteína en la convergance de señales extracelulares de los citoplasma al núcleo [74], donde se une al gran número de factores de transcripción incluyendo Runx2 y PPAR-γ [76]. Encuadernación de taz a Runx2 firmemente coactivates Runx2 que dependen de la transcripción de genes, a pesar de ser obligatorios para PPAR-γ suprime PPAR-γ dependen de la transcripción de genes. Curiosamente, estrechamente relacionado con la proteína taz, Sí asociada a la proteína, YAP, actúa como un fuerte represor transcripcional de Runx2 actividad osteoblástica y la diferenciación de una manera que requiere src / Sí quinasas actividad [77]. Sin embargo, su efecto sobre la diferenciación adipocito y PPAR-γ actividad queda por determinar. Sin embargo, taz y YAP transcripcional moduladores se sugieren para ser funcionalmente relacionadas con β-catenina con respecto a su papel en la integración de extracelular, de membrana, citoesqueleto y de señales derivadas de influir en las células madre mesenquimales destino [74].

Los recientes descubrimientos identificar un papel importante para la vía de señalización Wnt en los huesos después del devengo, mediante la regulación osteoblástica y desarrollo de los osteoclastos, han proporcionado importantes avances en nuestra comprensión de la biología ósea [78, 79]. Wnts son glicoproteínas solubles que se dedican receptor integrado por los complejos de Lrp5 / 6 y frizzled proteínas, que inducen una cascada de eventos intracelulares que la estabilización de β-catenina, facilitando su transporte a los núcleos donde se une Lef1/Tcf factores de transcripción, y altera la expresión génica para promover osteoblástica expansión y función. La primera indicación de que Wnt de señalización desempeña un papel fundamental en la formación de hueso humano ha venido de estudios donde inactivar las mutaciones en el Wnt coreceptor LRP5, se mostró a causar osteoporosis [80]. En contraste, ganancia de función en LRP5 mutaciones que aumentan la señalización Wnt resultados más altos en la densidad ósea en ratones y seres humanos [81, 82]. La vía Wnt también ha sido implicado en la regulación de la asignación de linaje MSC. Los animales que expresan Wnt10b bajo el control de FABP4 en médula se caracterizan por una elevada masa ósea, que se mantiene durante el envejecimiento [83, 84]. Curiosamente, Wnt 10 ter suprime PPAR-γ expresión adipocito y el desarrollo [83] y viceversa, PPAR-γ2 suprime la expresión Wnt10b en U-33 / γ2 células [4]. Los recientes hallazgos indican que la vía Wnt no sólo regula osteoblástica del hueso hacia el desarrollo de células, sino que también controla osteoblástica apoyo de osteoclastogenesis [85, 86].

NONRECIPROCAL pruebas de la pérdida de hueso y osteoblástica adipocito y diferenciaciones

En algunas circunstancias, osteoblástica adipocito y las diferencias pueden tener un carácter nonreciprocal. Recientemente, hemos demostrado que la administración de TZD netoglitazone selectiva a los animales como resultado de una amplia acumulación de médula grasa, pero no afectó la masa ósea [5]. Similar hallazgo se informó anteriormente por Tornvig et al [87], que demostró que la administración de otro TZD, troglitazone, a la apolipoproteína E-deficiente ratones durante 10 meses no afectó la masa ósea, a pesar de que aumentó el número de adipocitos médula y parecía afecta a la médula hematopoyética compartimiento. Estos datos sugieren que en vivo antiosteoblastic y proadipocytic actividades de PPAR-γ puede ser activado de forma independiente selectiva PPAR-γ moduladores.

El carácter de nonreciprocal osteoblástica adipocito y diferenciaciones también cuenta con el apoyo de varios modelos animales de la masa ósea reglamento que no están directamente relacionadas con PPAR-γ actividad en MSC. Los ratones deficientes en 11 β-hidroxiesteroide deshidrogenasa tipo 1 (HSD1 - / -), una enzima que convierte la cortisona inactiva en activa cortisol, exposición normal la formación de hueso y pérdida de masa ósea con el envejecimiento en ausencia de médula adipocitos [88]. Por el contrario, la sobreexpresión del regulador transcripcional δ FosB en las células de la estirpe osteoblástica dado lugar a un aumento del número de osteoblastos y el aumento de la formación de hueso, sin que tenga efecto sobre el número de adipocitos médula [89]. En otro modelo murino, la supresión de los principios de células B factor genético, EBF1, se traduce en un aumento significativo en el número osteoblástica y la formación de hueso, en la faz de la cavidad medular se llena de grasa [90]. En total, estos datos sugieren que la Jano-como osteoblástica-adipocito relación es más compleja que la primera idea y probablemente sujetos a regulación selectiva.

Divergentes efecto de PPAR-γ activadores en la PROADIPOCYTIC y ANTIOSTEOBLASTIC ACIVITIES

El ligando vinculante bolsillo de PPAR-γ es promiscuo y se une una variedad de moléculas con diferentes afinidades [24]. Nos mostró que PPAR-γ2 en la activación osteoblástica utilizando células naturales y artificiales con diferentes ligandos pharmacophores vinculante y afinidades dado lugar a una divergencia de activación de la proadipocytic y antiosteoblastic actividad de PPAR-γ2 [4]. Por ejemplo, usando una variedad de oxidados derivados del ácido linoleico (por ejemplo, su epoxy-, hidroxi-dihidroxi-y derivados) hemos podido demostrar que la proadipocytic y antiosteoblastic actividades de PPAR-γ2 pueden separarse. Estos resultados sugieren que el PPAR-γ2 efectos sobre la osteoblástica adipocito y fenotipos están mediadas por distintas vías de regulación que son moduladas diferencialmente según la naturaleza del ligando. Además, sugirieron que puede haber selectiva PPAR-γ2 moduladores que tienen actividades beneficiosas como sensibilizadores de insulina, sin efectos adversos sobre el hueso. Por lo tanto, hemos comprobado si alguna de la disposición aprobada por la FDA antidiabéticos TZDs también modulan PPAR-γ2 actividades de manera diferente.

Uso de U-33 / γ2 células, en la que osteoblástica adipocito y diferenciación se encuentra bajo el control de constitutivamente expresado PPAR-γ2 [4, 9], se compararon los antiosteoblastic y proadipocytic actividades de troglitazone, la pioglitazona y rosiglitazona. Proadipocytic La actividad se midió como el número de U-33 / γ2 la acumulación de células grasas, y antiosteoblastic actividad se midió como la represión de la fosfatasa alcalina la actividad enzimática, en respuesta al tratamiento con diferentes dosis de prueba TZD. Como se mostró en la Figura 2, U-33 / γ2 células respondieron a este tratamiento en un dependiente de la dosis y la forma antiosteoblastic y proadipocytic actividades de prueba TZDs correlacionado con su ligando afinidad para PPAR-γ (rosiglitazona (CE 50 = 0,04 μ M) > pioglitazona (CE 50 = 0,5 μ M)> troglitazone (CE 50 = 0,8 μ M)) [24], con la excepción de troglitazone, que parece tener mayor actividad proadipocytic que la pioglitazona.

A continuación, se midió el efecto de TZDs sobre la expresión del adipocito y osteoblástica firma genes través de una cuantificación de PCR en tiempo real. Hemos probado sus efectos sobre la expresión génica en U-33 / γ2 y células primarias de médula ósea en las culturas que las concentraciones inducidas por acumulación de grasa en el 50% de U-33 / γ2 células. Como se muestra en la Tabla 1, los efectos de la prueba TZDs, a dosis que eran igualmente efectivos para acumulación de grasa en U-33 / γ2 células, fueron similares. Aunque primaria células de la médula ósea responde a estos tratamientos con diferente magnitud de U-33 / γ2 células, todos igualmente probado TZDs inducida por ambos proadipocytic y antiosteoblastic propiedades de PPAR-γ en U-33 / γ2 y primaria de células de la médula ósea.

Estos efectos están en contraste con los efectos de otra TZD, netoglitazone [5]. Netoglitazone que parece ser una síntesis PPAR-γ ligando que separa la proadipocytic y antidiabéticos actividades de la antibone actividad in vivo. Netoglitazone administró en una dosis igual de eficaces como rosiglitazona en la reducción de niveles de glucosa en sangre en un modelo murino de la diabetes tipo 2 no induce pérdida de masa ósea, afecta a los cambios en la microarquitectura del hueso, o hueso de alterar la expresión de genes específicos. Curiosamente, netoglitazone, que posee la debilidad de proadipocytic actividades de manera efectiva in vitro inducida de médula adipocito formación in vivo. Independientemente de las discrepancias entre la in vitro e in vivo proadipocytic efectos de netoglitazone, estos resultados indican que es posible separar la proadipocytic y antiosteoblastic actividades de PPAR-γ in vivo. También sugieren que en vivo, por lo menos algunas de las células de médula respondan a netoglitazone y, por ende, la mediación proadipocytic actividad. Curiosamente, parece que esta población de células no está involucrado en la producción de hueso que forman osteoblastos. Colectivamente, estos datos sugieren que estos efectos son modulados por el medio ambiente celular y / o la disponibilidad de cofactores específicos necesarios para PPAR-γ actividad [91].

CONCLUSIONES

La osteoporosis, la obesidad y la diabetes son las patologías más comunes observados en los países altamente industrializados y el impacto de coste para el tratamiento de estas enfermedades es enorme y sigue creciendo. Desde PPAR-γ se coloca en la encrucijada del control de la masa ósea, el gasto de energía y el metabolismo de la glucosa, los cambios en su actividad, ya sea que se producen durante el envejecimiento natural o durante la terapia antidiabética utilizando TZDs, puede dar lugar a efectos no deseados sobre el esqueleto. La atractiva posibilidad de separar específicas PPAR-γ puede permitir actividades para el desarrollo de moduladores selectivos de antidiabéticos que también será seguro para el esqueleto. Esta posibilidad garantiza que habrá un esfuerzo continuado de descubrimiento para identificar pharmacophores que será de beneficio tanto para el hueso y el metabolismo de la glucosa.

Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional sobre Envejecimiento y Grant R01AG17482 Asociación Americana de Diabetes Research Grant 1-03-RA-46 a Beata Lecka-Czernik.