Abstract
Os membros das famílias de proteínas BMP e Wnt desempenhar um papel relevante na remodelação óssea fisiológica e patológica. antagonistas extracelulares são cruciais para a modulação da sua actividade. A falta de expressão do antagonista noggin BMP, por linhas de células derivadas de carcinoma osteoindutoras é um determinante da resposta de osteoblastos induzidos por suas metástases ósseas. Em contraste, osteolíticas, linhas de células derivadas de carcinoma expressam constitutivamente noggin. Colocámos a hipótese de que o noggin derivado de células do cancro pode contribuir para a patogénese de metástases ósseas osteolíticas dos cancros sólidos por reprimir a formação de osso. xenoenxertos intra-óssea de células de cancro da próstata PC-3 induzidas lesões osteolíticas caracterizado não só por reforçada a reabsorção óssea mediada pelos osteoclastos, mas também por uma diminuição na formação de osso mediada por osteoblastos. Portanto, neste modelo, o desacoplamento do processo de remodelação óssea contribui para osteólise. A formação de osso foi preservada nas lesões osteolíticas induzidas por células PC-3-noggin silenciados, sugerindo que o noggin derivado de células do cancro interfere com acoplamento óssea fisiológica. Além disso, o crescimento de tumores intra-óssea de células PC-3-silenciados noggin foi limitado, mais provavelmente como um resultado da actividade dos osteoblastos persistente. Esta investigação fornece novas evidências de um modelo de metástases ósseas osteolíticas onde secreção constitutiva de noggin por células cancerosas medeia a inibição da formação óssea, impedindo desse modo a reparação de lesões osteolíticas gerados por um excesso de reabsorção óssea mediada pelos osteoclastos. Portanto, a supressão noggin pode ser uma nova estratégia para o tratamento de metástases ósseas osteolíticas
Citation:. Secondini C, Wetterwald A, Schwaninger R, Thalmann GN, Cecchini MG (2011) O Papel do BMP sinalização Antagonista Noggin no desenvolvimento de cancro da próstata osteolíticas metástase óssea. PLoS ONE 6 (1): e16078. doi: 10.1371 /journal.pone.0016078
editor: Chad Creighton, Baylor College of Medicine, Estados Unidos da América
Recebido: 13 Setembro, 2010; Aceito: 06 de dezembro de 2010; Publicação: 13 de janeiro de 2011
Direitos de autor: © 2011 Secondini et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados
Financiamento:. Este trabalho foi apoiado por subsídios da Comissão Europeia (CANCURE-2006-020970 e PRIMA-504587) e da Fundação Nacional da Suíça (3.200-068.409,02). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito
CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes
Introdução
metástase esquelética é uma manifestação clínica comum em pacientes em estágio avançado que sofrem de cancro da próstata (PAC) [1], [2] e câncer mamário (CAM) [3]. As metástases ósseas são a causa mais importante de morbidade nestes pacientes, com dor e complicações, incluindo fraturas patológicas, medula espinhal e compressão do nervo que requerem analgesia, irradiação e cirurgia ortopédica, todos os associados com custos substanciais [4].
no local metastático, células tumorais perturbar a homeostase dos ossos fisiológico controlado pelos osteoblastos e osteoclastos. CaM metástases ósseas tendem a provocar uma resposta osteolíticas, ao passo que metástases tampa são predominantemente associado a uma reacção osteoesclerótico [5], [6]. Ambos os tipos de lesões comprometer a integridade do esqueleto e, eventualmente, levar a fraturas patológicas.
Os mecanismos exatos que determinam a osteolítico e lesões osteoesclerótico em metástases ósseas não estão claramente definido ainda. O conceito vigente indica que as células cancerígenas segregam um excesso de factores parácrinos estimular, directa ou indirectamente de osteoclastos ou de osteoblastos recrutamento, conduzindo assim a um excesso desequilibrada da reabsorção óssea ou formação de, respectivamente, [7], [8].
É amplamente aceite que a reacção osteolíticas no resultado de metástase óssea a partir de um excesso de reabsorção óssea mediada pelos osteoclastos. As células cancerosas libertar paradigmático citocinas “osteolíticas”, tais como paratiróide proteína relacionada com a hormona (PTHrP), activador do receptor do ligando NF-B (RANKL), interleucina-8 (IL-8) e factor estimulador de colónias-1 (CSF-1) , directamente ou indirectamente responsáveis pelo aumento no recrutamento de osteoclastos, e a actividade de sobrevivência. libertação subsequente de factores de crescimento a partir do crescimento de células cancerosas combustíveis da matriz óssea, que por sua vez estimula a reabsorção óssea ainda, perpetuando o processo e que cria um “ciclo vicioso” [5], [9]. Esta hipótese proporciona a lógica para a inibição da reabsorção óssea como terapêutica interferência com a progressão do crescimento em metástases ósseas osteolíticas. No entanto, a inibição farmacológica da reabsorção óssea tem apenas um mínimo ou nenhum impacto positivo sobre a cura de lesões ósseas [10]. Isto sugere fortemente que, além de um aumento na reabsorção óssea mediada pelos osteoclastos, outro mecanismo (s) de contribuir para osteólise.
A lesão lítica no mieloma múltiplo (MM) é não só o resultado de um aumento mediado pelos osteoclastos na reabsorção óssea [11], mas também de um desacoplamento do processo de remodelação de osso determinado por uma diminuição na formação de osso mediada por osteoblastos [12], [13]. Vários antagonistas do Wingless (Wnt) via de sinalização, tais como Dickkopf-1 (DKK-1), proteína secretada frizzled-relacionados (SFRP) -1 e -2, são sobre-expressos por culas do MM e pode contribuir para a inibição de Wnt-mediada recrutamento de osteoblastos e, por conseguinte, para a repressão da formação óssea [11], [14], [15]. Esta opinião é corroborada pela evidência experimental que mostra que o bloqueio Dkk-1 atividade resgata a formação óssea em modelos animais de MM [16].
Anteriormente, relataram que o osteoindutor e osteolítico potencial
In vivo
da PAC e linhas celulares came pode ser definida
in vitro
pela sua expressão diferencial não só de citocinas osteolíticas, mas também do antagonista noggin BMP. linhas celulares de cancro osteoindutor falta expressão noggin, ea relevância funcional deste achado foi enfatizado, mostrando que a expressão noggin forçado em uma linha de células CaP osteoindutor abole a resposta dos osteoblastos induzidos por suas metástases ósseas
in vivo
. Por outro lado, a expressão constitutiva noggin
in vitro
parece ser a marca registrada de linhas celulares PAC e CaM osteolíticas [17]. Em seguida, argumentou que, por analogia com o que foi encontrado para a DKK-1 em MM, liberação noggin constitutiva por células cancerosas osteolíticas pode contribuir, através da inibição da formação óssea, à lesão osteolítica em metástases ósseas de tumores sólidos.
Para testar esta hipótese, foram primeiro explorado se a inibição de formação de osso é um componente das lesões osteolíticas dos ossos induzidas em xenoenxertados com a linha celular de CaP humano PC-3. Em seguida, investigou se RNA curto hairpin (shRNA) supressão noggin mediada em células PC-3, constitutivamente secretoras esta proteína [17], poderia preservar a formação óssea nas lesões ósseas.
As lesões osteolíticas nos ossos xenoenxerto com As células PC-3 revelou parâmetros morfológicos e histomorfométricas do reforçada a reabsorção óssea mediada por osteoclastos e diminuiu a formação de osso mediada por osteoblastos. Em contraste, os ossos xenoenxerto com células PC-3 silenciou-noggin foram caracterizadas por modificações estruturais e histológicos indicativos de actividade formação óssea /reparação. Por isso, a supressão de noggin na linha de células PC-3 osteolíticas parece preservar a formação óssea que normalmente se segue a reabsorção óssea, como um efeito do “fenómeno de acoplamento”. Por outro lado, o noggin segregada por células do cancro impede a reparação de lesões osteolíticas desacoplando formação de osso a partir da reabsorção óssea mediada pelos osteoclastos, que é estimulada por citocinas osteolíticas derivadas de células de cancro.
Resultados
silenciamento do ARNm de noggin e expressão da proteína no PC-3 /F
Luc
clone celular por shRNA
a linha de células de CaP osteolíticas humano PC-3, que expressa constitutivamente o antagonista noggin BMP [17], foi transfectado primeiro com um vector que codifica a luciferase para gerar
luc
clones -positivas. Um clone celular, PC-3 /F
luc
, foi seleccionada com base estável
luc
expressão e no perfil de expressão gênica
in vitro
, tumor tomar e reação óssea após inoculação intra-óssea
in vivo
equivalentes às dos PC-3 células parentais (Figura S1).
O PC-3 /F
luc
clone foi subsequentemente transfectadas com uma combinação de shRNA específicos de noggin três diferente ou com um shRNA não-direccionamento para derivar noggin knock-down (nog-KD) e clones de controlo negativo (simulados), respectivamente. Dois clones nog KD (KD nog-14 e nog-KD 17) foram seleccionados com base na redução substancial na expressão de ARNm de noggin, em comparação com a de PC-3 /F
Luc
células (Figura 1A). Análise de imunotransferência da secreção de proteína noggin no sobrenadante da cultura dos clones nog-Kd de 14 e 17 mostraram uma redução de 93% e 98%, respectivamente (Figura 1B). Mock 5 clone mostrou um aumento na expressão de mRNA cuca. No entanto, a expressão da proteína noggin neste clone e na simulação 4 não foi afetada.
A. expressão de mRNA Noggin no PC-3 /F
luc
células, alvejando-transfectadas com vector clones não (simulados 4 e 5) e clones Noggin-KD (Nog-KD 14 e 17). Os níveis de expressão de ARNm de (+/- SD) são quantificados por em tempo real de RT-PCR e normalizado para p-actina como controlo endógeno; nível de mRNA em PC-3 /F
luc
células é definida como 100%; a média de 2 a 3 experiências independentes é mostrado. ***
P Art 0,001, clones Nog-KD
contra
PC-3 /F
luc Comprar e clones simulados. proteína B. Noggin secretada no meio condicionado (CM) de
luc
, clones simulados e Nog-KD PC-3 /F. quantidades equivalentes de proteínas a partir de CM concentrado foram coradas imunologicamente com o anticorpo anti-noggin. carga de proteína correspondente foi verificada por coloração com azul de Coomassie do conteúdo de proteína total na CM.
A proliferação celular e a expressão de factores osteotropic de PC-3-Noggin silenciados /F
luc
células
in vitro
a proliferação celular
in vitro
dos clones simulados e Nog-KD não foi afetada, em comparação com parental PC-3 /F
luc
(Figura 2A).
A.
In vitro
proliferação de clones simulados e Nog-KD foi medida pela incorporação de BrdU durante 4 dias e em comparação com PC-3 /F
luc
células. Os valores médios de 3 experiências independentes realizadas em poços em quadruplicado (+/- SD). B. Expressão de Dkk-1, PTHrP, RANKL, CSF-1 e ARNm de IL-8. níveis de expressão de ARNm de (+/- SD) são quantificados por em tempo real de RT-PCR e normalizado para p-actina como controlo endógeno. O nível de expressão de mRNA em PC-3 /F
Luc
células é definida como 100%; a média de 2 a 3 experiências independentes é mostrado. *** P 0,001, simulados e Nog-KD 17 clones
contra
PC-3 /F
luc Comprar e Nog-KD 14 clones
Na. a fim de verificar se o noggin silenciamento iria afectar a expressão de ARNm dos factores de osteotropic relevantes, a expressão de Dkk-1, PTHrP, RANKL, CSF-1 e IL-8 foi também investigado (Figura 2B). A expressão de Dkk-1 e PTHrP não foram modificados em todos os clones transfectados, em comparação com a de PC-3 /F
Luc
. De forma consistente com investigações anteriores em células PC-3 parental [17], expressão RANKL foi indetectável no PC-3
luc
, clones simulados e Nog-KD /F. CSF-1 foi moderadamente supra-regulados em todos os clones de simulação e nog-Kd, embora a elevação não atingiu significância. A IL-8 foi significativamente maior nos clones simulados e, especialmente, em nog-KD 17.
Demonstrou-se em osteoblastos
In vitro
que a expressão de BMP-noggin é dependente, indicando que um mecanismo de feedback provável é necessário para manter um equilíbrio de BMP /noggin, limitando desse modo a acção de BMP sobre estas células [23]. Um gabarito semelhante também foi relatado em alguns derivados de linhas celulares de cancro da próstata [17], [24]. A expressão de ARNm de BMP-2, -3, -6 e -7 não foi modificada em ambos os clones nog-KD quando comparado com PC-3 parental, enquanto BMP-4 ARNm não era detectável em ambas as células parentais e nog-kD (não mostrando). Portanto, noggin silenciamento em células PC-3 não altera tanto o nível ou o espectro de sua expressão BMP.
Effect no osso
in vivo
de Noggin-silenciados PC-3 /F
luc
células
a primeira experiência foi terminada no dia 25 após a injeção para todos os grupos de animais, enquanto em um experimento seguinte do período de observação para os clones Nog-KD foi prolongado para 33 dias. Em ambas as experiências, a análise de radiografia detectou o aparecimento de uma reacção osteolíticas equivalente em todos os grupos de ossos de células cancerosas tão cedo como o dia 14 após xeno-enxerto de células de tumor (não mostrado). No dia 21 todas as tíbias xenoenxertado ainda mostrou um número semelhante e extensão das lesões osteolíticas, e um alargamento do eixo do osso, em comparação com as tíbias operação simulada. No entanto, em xenoenxertado tíbias com clones nog-KD o osso residual interposta entre as zonas de osteólise mostraram alguma evidência de um aspecto radio-denso mais (Figura S2). No primeiro experimento, tanto a radiografia ea reconstrução μ-CT realizadas na conclusão do experimento (dia 25) indicou ainda o desenvolvimento de lesões predominantemente osteolíticas no PC-3 /F
luc-
e zombar clone- tíbias dos rolamentos (Figura 3A e B). Em contraste, na tíbia xenoenxertado com os clones nog-KD um evidente aumento da radiodensidade do osso residual e, além disso, o desenvolvimento da espícula óssea que se projecta do lado de fora do córtex foi invariavelmente observado (Figura 3A e B). Na segunda experiência o período de observação foi prolongado, a fim de permitir a progressão da resposta do osso. Os animais inoculados com o PC-3 /F
luc
clone precisava ser sacrificado no dia 23, devido à osteólise severa dos ossos xenoenxerto e inchaço do membro, e sinais de dor e sofrimento. Em contraste, os ossos xenoenxerto com os clones Nog-KD mostrou uma integridade estrutural mais preservado e um inchaço menos pronunciada do membro, sem sinais de dor e sofrimento. Por conseguinte, os animais xenoenxertados com nog-KD e 17 KD nog-14 clones foram mantidos por um período de 30 e 33 dias, respectivamente. De forma consistente com a evolução da resposta óssea observada na primeira experiência, xenoenxertado tíbias com clones Nog-KD observado aumento na radiodensidade do osso residual e pronunciado espícula óssea projetando fora do córtex (Figura S3A e B).
A . Imagens representativas de radiografia e B. reconstrução 3-D (μ-CT) da tíbia (superior) e de 1 mm cortes com uma espessura (parte inferior) de tíbias de células-xenoenxerto operação simulada e câncer no dia 25 após a inoculação intra-óssea.
modificação dos parâmetros estruturais óssea induzida
in vivo
por Noggin-silenciados PC-3 /F
luc
células
Quantitative μ-CT a análise confirmou que o xenoenxerto tíbias com o PC-3 /F
luc Comprar e clones simulados teve significativamente menor proporção /TV BV do que os operados por simulação. Pelo contrário, as tíbias inoculadas com os clones nog-KD tiveram maior proporção BV /TV do que com o PC-3 /F
Luc
e clones simulados e não eram diferentes dos a operação simulada (Figura 4A) .
A. A razão do volume do osso sobre o volume total (BV /TV, +/- SD) foi determinado por μ-CT no dia 25 após a inoculação as células tumorais;
n
= 6-7 animais para cada grupo experimental. ***
P Art 0,001, simulados 5
contra
Nog-KD clones e sham; **
P Art 0,01, Nog-KD 14
contra
PC-3 /F
luc
e zombar 4; *
P Art 0,05, sham e Nog-KD 17
contra
PC-3 /F
luc Comprar e 4. conteúdo B. mineral ósseo total simulada (TBMC; mg /mm +/- DP) foi medida por pQCT no dia 25 após a inoculação as células tumorais;
n
= 6-7 animais para cada grupo experimental. ***
P Art 0,001, simulada 5
contra
Nog-KD 14; *
P Art 0,05, sham e Nog-KD 17
contra
simulada 5, e Nog-KD 14
contra
simulada 4.
conteúdo mineral ósseo total medida por pQCT foi menor no xenoenxerto tíbias com o PC-3 /F
luc Comprar e clones simulados, em comparação com aqueles operados por simulação, mas a significância foi alcançada apenas para simulada 5 ossos -xenografted. No conteúdo mineral ósseo total de contraste em tíbias Nog-KD clones de xenoenxerto foi maior do que em PC-3 /F
luc Comprar e clones-xenoenxerto simulados queridos, mas atingiu significância somente quando em comparação com os clones de simulação (Figura 4B).
a histomorfometria
no xenoenxerto tíbias com PC-3 /F
luc Comprar e clones de simulação, houve um aumento significativo no número de osteoclastos e percentagem de superfície coberta por osteoclastos, em comparação com a tíbia operação simulada (Figura 5A e C). Isto foi acompanhado por uma diminuição significativa no número de osteoblastos e a percentagem de superfície coberta por osteoblastos activas (Figura 5B e D).
. Número de osteoclastos (N.Oc /BS; /mm, +/- SD) na superfície endosteal em osso trabecular e cortical da tíbia de operação simulada ou sobre o osso residual adjacente para as células cancerosas de tíbias xenoenxertado com PC-3 /F
luc
, simulados e Nog-KD.
n
= 6-7 animais para cada grupo experimental. ***
P Art 0,001, PC-3 /F
luc Comprar e clones simulados
contra
farsa, e clones simulados
contra
Nog- KD 17; **
P Art 0,01, Nog-KD 17
contra
PC-3 /F
luc, Comprar e Nog-KD 14
contra
PC -3 /F
luc Comprar e clones simulados. B. Número de osteoblastos (N.Ob /BS; /mm, +/- SD) na superfície endosteal em osso trabecular e cortical da tíbia de operação simulada ou sobre o osso residual adjacente para as células cancerosas de tíbias xenoenxertado com PC-3 /F
luc
, simulados e Nog-KD clones.
n
= 6-7 animais para cada grupo experimental. ***
P Art 0,001, PC-3 /F
luc Comprar e clones simulados
contra clones
Nog-KD e simulada 4
contra
sham; **
P Art 0,01, sham
contra
PC-3 /F
luc
e zombar 5; *
P Art 0,05, Nog-KD 14
contra
farsa. C. Percentagem de superfície endosteal no osso cortical e trabecular ocupada por osteoclastos (Oc.S /BS;%, +/- SD) em tíbias de células-xenoenxerto operação simulada e câncer.
n
= 6-7 animais para cada grupo experimental. ***
P Art 0,001, clones simulados
contra
farsa e clones Nog-KD e PC-3 /F
luc contra
farsa e Nog-KD 17 ; **
P Art 0,01, Nog-KD 14
contra
PC-3 /F
luc
. D. Percentagem de superfície endosteal no osso cortical e trabecular ocupada por osteoblastos (Ob.S /BS;%, +/- SD) em tíbias de células-xenoenxerto operação simulada e câncer.
n
= 6-7 animais para cada grupo experimental. ***
P
. 0,001, PC-3 /F
luc Comprar e clones simulados
contra
sham e Nog-KD clones
as tíbias xenoenxertado com os clones nog-KD mostrou significativamente menor número de osteoclastos e a percentagem de superfície coberta por osteoclastos do que aqueles xenoenxertado com PC-3 /F
Luc
e clones simulada (Figura 5A e C). Por outro lado, eles mostraram um número significativamente maior de osteoblastos ativos e percentagem de superfície coberta por osteoblastos que aqueles inoculados com F
luc Comprar e simulações de clones /PC-3. Na Nog-KD clones-xenoenxerto tíbias o número de osteoblastos foi maior do que em tíbias operação simulada, mas esse aumento foi significativo apenas para Nog-KD 14 (Figura 5B e D). Apesar do facto de que a expressão de ARNm de IL-8, conhecido por estimular o recrutamento de osteoclastos, foi significativamente regulada para cima
In vitro
no clone nog-17 KD, quando comparado com o clone nog-14 KD, existe houve diferença óbvia no número de osteoclastos entre os ossos xenoenxertados com os dois clones nog-KD. Isto sugere que a diferença de IL-8 expressão de mRNA foi funcionalmente irrelevantes.
Características
Crescimento
in vivo
de Noggin-silenciados PC-3 /F
luc
células
Tumor tomada foi de 100% para todos os clones xenoenxerto. monitoramento e quantificação do crescimento do tumor intra-óssea por BLI Weekly revelou que, em ambos os experimentos, a supressão noggin em células de câncer teve um impacto moderado sobre sua proliferação
in vivo
. Inicialmente, os clones Nog-KD cresceu de forma semelhante a PC-3 /F
luc Comprar e clones simulados. No entanto, o crescimento desacelerou progressivamente para baixo e eles não poderiam alcançar o mesmo carga tumoral como para PC-3 /F
luc Comprar e clones de simulação (Figura 6). No segundo experimento, onde o crescimento do tumor foi monitorado por períodos mais longos, uma parada de crescimento foi ainda observada (Figura S3C).
sinal de Bioluminescent (fótons +/- SD) emitido a partir da tíbia câncer de células-xenoenxerto foi quantificada no dia 7, 14, 21 e 25 após a inoculação intra-óssea de células tumorais;
n
= 6-7 animais para cada grupo experimental. ***
P Art 0,001, clones Nog-KD
contra
PC-3 /F
luc
no dia 25; *
P Art 0,05, Nog-KD 14
contra
PC-3 /F
luc
no dia 21.
potencial metastático de noggin-silenciados PC-3 /F
luc
células
a fim de investigar se noggin silenciamento influencia a capacidade metastática de células PC-3, metástases sistêmicas foram induzidos por injecção no cardíaco esquerdo ventrículo.
a cinética de desenvolvimento e o número de metástases ósseas por rato 28 dias após a injecção intra-cardíaca de 17 células nog-KD não diferiu do que a induzida por PC-3 /F
luc
e os clones simulados (não mostrado). Após injecção intra-cardíaca de PC-3 /F
luc
células metástases ósseas sistémicas desenvolverem de forma assíncrona em sítios ósseos variáveis, tornando difícil uma comparação directa da progressão aspecto e crescimento radiográfica de lesões metastáticas no mesmo local do osso entre animais diferentes. Além disso, PC-3 /F
células luc
, como o PC-3 parental, quase invariavelmente metastizar para o queixo, prejudicando, assim, o estado nutricional dos animais e, por conseguinte, limitando a duração da observação experimental. Estas desvantagens nos impediu de verificar se neste modelo a resposta do osso eo crescimento do tumor induzida pelo progresso clone Nog-KD igualmente às observadas no modelo intra-óssea.
Discussão
Aqui demonstramos pela primeira vez que, no modelo de xenoenxerto de PC-3 de metástases ósseas osteolíticas o aumento do número de osteoclastos é associado com insuficiência no número de osteoblastos e actividade. Isto indica que a lesão lítica é não só o resultado do aumento da reabsorção óssea, mas também de uma inibição adicional de formação de osso. Também demonstramos que a supressão da expressão constitutiva do antagonista noggin BMP em células PC-3 shRNA-mediada, sem interferir com o noggin microambiente hospedeiro-derivada, restaura o número de osteoblastos e formação de osso em lesões ósseas provocadas por estas células. Por conseguinte, a resposta do osso é convertido de uma pura osteolíticas a um osteoblástica misto /osteolíticas um. Colectivamente, estes resultados fornecem evidência romance sugerindo fortemente que a secreção pelas células noggin CaP medeia a inibição do recrutamento de osteoblastos /actividade. A inibição resultante da formação do osso evita a reparação da lesão lítica gerado por, a reabsorção óssea mediada pelos osteoclastos estimulada por citoquina. Consistentemente com esta noção, noggin pode representar um potencial alvo terapêutico na metástase CaP óssea osteolítica.
Os mecanismos moleculares que regulam a osteoblástica ea resposta osteolítico em metástases ósseas de tumores sólidos são objecto de intensa investigação. Em resposta a osteolíticas, a atenção tem sido focada principalmente em factores extracelulares e as vias de sinalização que medeiam a diafonia entre as células tumorais e o microambiente do osso que conduz ao ciclo vicioso de proliferação do tumor e a reabsorção óssea [25]. Esta hipótese postula que factores tais como PTHrP [26], RANKL [27] e IL-8 [28] são secretadas por células de cancro e estimular o recrutamento de osteoclastos e actividade. O consequente aumento na reabsorção óssea liberta factores de crescimento incorporados de matriz, tais como o factor de crescimento semelhante à insulina (IGF) e factor de crescimento transformante beta (TGF-β), que, por sua vez, promover o crescimento de células cancerosas.
A influência das células cancerosas no recrutamento de osteoblastos e atividade tem sido estudado quase exclusivamente em MM. moléculas paradigmáticas que induzem recrutamento diretamente osteoblastos e, consequentemente, a formação óssea, são membros das famílias de proteínas BMP e Wnt. antagonistas extracelulares são cruciais para a modulação das suas actividades [29]. Num estudo seminal foi demonstrado que na secreção de MM do Wnt antagonista Dkk-1 pelas células neoplásicas inibe o recrutamento de osteoblastos e actividade. Por conseguinte, a lesão lítica em milímetros, é não só o resultado do aumento da reabsorção óssea, mas também de formação óssea reprimida [30]. Além disso, a infra-regulação da expressão Dkk-1 parece mediar a actividade osteoindutora de endotelina-1 (ET-1) [31]. Outro antagonista extracelular da via Wnt, SFRP-2, também podem contribuir para este mecanismo de inibição de formação de osso [32].
A modulação do recrutamento de osteoblastos /actividade e a possível contribuição de inibição de formação de osso em metástases ósseas osteolíticas por cânceres sólidos têm recebido pouca atenção. Um número limitado de estudos de histomorfometria quantitativa em metástases osteolíticas por uma variedade de cancros epiteliais têm mostrado que, para além do aumento da reabsorção do osso, também há deficiência na formação de osso, especialmente em lesões avançadas [33], [34], [35] . Tem sido sugerido que estas lesões na reabsorção óssea é desacoplado da subsequente fase de formação do osso, o que geralmente resulta na remodelação óssea normal [36]. Este fenómeno pode ser mediada por uma influência direta, negativo das células cancerosas no recrutamento de osteoblastos, sobrevivência e atividade, como mostrado
in vitro Compra de CaM osteolítico e linhas celulares PAC [37], [38], [39] . A presente investigação, que mostra que os índices de formação óssea são prejudicados no xenoenxerto tíbias com células PC-3, suporta ainda os achados clínicos acima e sugere fortemente que um mecanismo de formação óssea desacoplamento de reabsorção também está operando neste modelo. No entanto, a identidade das moléculas que medeiam o efeito inibitório sobre os osteoblastos é ainda desconhecido.
O antagonismo da actividade de BMP por noggin é crítica para embrionário condro-osteogénese e formação comum [40]. Osteoblasto-alvo sobre-expressão dos resultados de noggin em osteopenia como o resultado de recrutamento de osteoblastos comprometida [41], [42], o que indica que a modulação extracelular de a concentração de BMP é também essencial na vida adulta para o controlo da formação de osso durante a remodelação óssea . BMPs e noggin reciprocamente induzir a sua expressão em osteoblastos [23], indicando que um feedback positivo é necessário para manter um equilíbrio óptimo entre BMP e concentrações noggin no microambiente ósseo. Osso células cancerosas metastáticas pode interferir com este equilíbrio através da secreção de um excesso de qualquer BMPs ou cuca. Tem sido relatado que a BMP-6 expressão correlaciona-se positivamente com a progressão da PAC [43], [44] e que a BMP-6 é a BMP principalmente responsável pela indução de uma resposta de osteoblastos em modelos de ratinho de metástases CaP osso [17], [45] . No entanto, em um destes relatórios demonstrou-se que, em adição, as células cancerosas osteoindutoras falta de secreção de inibidor do noggin BMP e que a expressão forçada noggin nestas células suprime a sua actividade osteoindutora
In vivo
. Portanto, um efeito sem oposição de um excesso de BMP-6 localmente liberada pelas células cancerosas é também um determinante da resposta dos osteoblastos, tanto no tampão e CaM metástase óssea [17]. Da mesma forma, a baixa expressão da Wnt antagonista Dkk-1 parece favorecer a resposta dos osteoblastos induzida por Wnt em Cap metástase óssea [46]. Estes dois estudos demonstrou pela primeira vez que em osso metástases osteoblásticas o fisiológico, equilíbrio apertado entre osteoindutor BMP-6 e /ou proteínas Wnt e seus antagonistas é inclinado em direcção à primeira e, portanto, favorece uma resposta anormal de osteoblastos. Em contraste, linhas celulares de CaM osteolíticas expressar a PMO-2 e -4, enquanto a linha de células PC-osteolíticas CaP 3 expressa BMP-3 [17], [47]. No entanto, ambas as linhas celulares PAC e osteolíticas CAM Express baixa ou nenhuma BMP-6 [17], [45] e BMP-7 [48], [49] e, mais importante, secretar quantidades elevadas constitutivamente relativas de noggin [17]. Assim, em metástases ósseas osteolíticas o equilíbrio entre BMPs e noggin parece ser alterada num sentido oposto ao de metástases ósseas osteoblásticas. O presente estudo demonstra que este equilíbrio inclinou-noggin é responsável pela supressão da formação óssea e, portanto, impede a reparação da lesão osteolítica. Além disso, a demonstração de que o direcionamento específico do noggin derivada de células de câncer preserva a formação óssea /reparação sugere fortemente noggin como um importante “fator-acoplamento un” em metástases ósseas osteolíticas e enfatiza ainda mais a importância da BMP antagonismo na remodelação óssea patológica.
Aqui mostram claramente que o noggin silenciamento em células osteolíticas PC-3, embora não corrigir a arquitectura óssea, restaura a massa óssea da tíbia xenoenxertado, como avaliada por radiografia, μ-CT e pQCT. Este efeito sobre a massa óssea é o resultado de normalização ou mesmo aumento da formação óssea, tal como indicado pelo número de parâmetros histomorfométricas osteoblastos e actividade. Noggin silenciamento em células PC-3 não altera, quer o nível ou o espectro da sua expressão de BMP. Como resultado, o equilíbrio BMP /noggin fisiológico no osso poderia ser inclinado em favor do primeiro por um excesso de BMP-derivada de células de cancro, o que pode explicar a tendência para o aumento da formação óssea observada na xenoenxertado osso com nog-KD PC-3 células.
a reparação óssea é evidente em lesões ósseas avançados, sugerindo que um intervalo de tempo é necessário para restaurar a formação óssea, de forma consistente com a organização temporal do osso fisiológico remodelação (acoplamento osso). Um mecanismo semelhante de restauração óssea de acoplamento foi proposto para explicar a formação óssea reparativa na metástase óssea por cancros sólidos como um efeito da terapia anti-cancro [33], [36], [50].
A efeito positivo de noggin silenciando a formação óssea apoia a nossa hipótese original e sugere noggin como um dos inibidores derivados de células cancerosas essencial do recrutamento de osteoblastos /actividade que contribui para as lesões osteolíticas em metástases ósseas PAC. Nós escolhemos um modelo de tampa de metástases ósseas osteolíticas para ser coerente com o nosso estudo anterior demonstrando que, inversamente, a falta de noggin tem um papel relevante na resposta osteoblástica em metástases ósseas PAC [17]. No entanto, um fenótipo predominantemente osteolíticas é observado apenas numa pequena percentagem de metástases ósseas PAC, ao mesmo tempo que representa a maior parte das metástases CaM [5], [6].