В скелете взрослого человека эти два процесса должны находиться в равновесии, чтобы поддерживать постоянное контролируемое количество кости. Нарушение регуляции может привести к метаболическим заболеваниям костей, таким как остеопороз.
Следовательно, важно понимать пространственно-временные отношения и взаимодействие между остеобластами и терминально дифференцированными остеоцитами (костными клетками) и остеокластами in vivo. Однако остается спорным вопрос, взаимодействуют ли эти типы клеток физически друг с другом при ремоделировании костей. Для выяснения этого знания было проведено многоцентровое исследование в Университете Осаки.
Результаты были недавно опубликованы в Nature Communications.«Используя метод прижизненной двухфотонной микроскопии, который мы разработали, мы исследовали связь между зрелыми остеобластами (mOB) и зрелыми остеокластами (mOC) in vivo», — объясняет первый автор исследования Масаюки Фуруя. «mOB и mOC были визуализированы одновременно в живых костных тканях черепа трансгенных мышей, которые экспрессируют mOB, управляемые усиленным голубым флуоресцентным белком (ECFP), и красный флуоресцентный белок, контролируемый mOC».Прижизненная двухфотонная визуализация кости превосходит традиционные методы анализа формы и формы ткани, поскольку позволяет проводить двумерное сканирование кости в фокальной плоскости для наблюдения за формой клеток и появлением mOB и mOC в организме. С помощью этого метода визуализации исследователи успешно захватили изображения остеобластов и остеокластов, взаимодействующих в реальном времени в живой костной ткани.
Затем количество и продолжительность контакта mOB-mOC анализировали с использованием трехмерной колокализации. mOBs и mOCs, как было обнаружено, в основном занимают дискретные территории в костном мозге в устойчивом состоянии, хотя прямой межклеточный контакт существует в пространственно-временном ограниченном режиме.Кроме того, используя pH-чувствительный флуоресцентный зонд, команда обнаружила, что mOC секретируют протоны (субатомные частицы с положительным электрическим зарядом) для резорбции кости, когда они не контактируют с mOB, тогда как mOC, контактирующие с mOB, не резорбируют, что позволяет предположить, что mOB может препятствовать резорбции костей при прямом контакте.
«Хотя молекулярные механизмы, участвующие в прямом контакте с клетками, остаются неуловимыми, наше исследование ясно демонстрирует важную концепцию, согласно которой динамическая коммуникация между mOB и mOC регулирует гомеостаз кости», — говорит автор-корреспондент Масару Исии. «Наши результаты могут привести к разработке новой линии терапии для изменения свойств ассоциации этих двух типов клеток, особенно при остеопорозе и метастазах опухолей в кости».