• Găsiți acest autor pe Google Scholar
  • Găsiți acest autor pe PubMed
  • Căutați acest autor pe acest site
  • Pentru corespondență: maria.new @ mssm.edumone.zaidi @ mssm.edu

Contribuit de Maria I. Nou, 28 octombrie 2019 (trimis spre examinare 13 august 2019; revizuit de Xu Cao, Christopher Huang și Yi-Ping Li)

oxitocina

Semnificaţie

Arătăm aici că oxitocina (OXT), un hormon derivat din glanda pituitară posterioară, stimulează sinteza de os nou în timp ce previne pierderea osoasă în timpul sarcinii și alăptării, când cererile fetale pentru calciu și nivelurile plasmatice de OXT sunt ridicate. În plus, OXT reduce grăsimea corporală, dar, ca mecanism compensator, previne tranziția alb-bej, permițând conservarea energiei. Studiul oferă premisa pentru un rol primordial pentru OXT în reglarea fiziologică a masei osoase și a grăsimii corporale, împrumutându-se și receptorului său ca ținte pentru viitoarele terapii de combatere a osteoporozei și obezității, boli care afectează milioane de bărbați și femei din întreaga lume.

Abstract

OXT este, de asemenea, cunoscut că afectează greutatea corporală prin inhibarea hrănirii printr-o acțiune centrală asupra neuronilor paraventriculari hipotalamici. Infuzia cronică OXT centrală în șobolanii obezi induși în dietă bogată în grăsimi are ca rezultat scăderea greutății corporale, creșterea lipolizei țesutului adipos, creșterea β-oxidării acizilor grași și reducerea intoleranței la glucoză și a rezistenței la insulină (7). Pacienții obezi hiperfagici care adăpostesc o mutație a genei SIM1 sau cu sindrom Prader-Willi prezintă un număr și dimensiuni reduse de neuroni OXT-ergici în nucleii paraventriculari (8, 9). În timp ce aceste descoperiri sugerează că efectele proeminente ale OXT asupra compoziției corpului sunt mediate central prin sațietate, există dovezi limitate ale acțiunii periferice. Obezitatea cu debut tardiv la șoareci Oxtr -/- pare a fi independentă de aportul zilnic de chow (10); cu toate acestea, ambele s.c. și i.p. Injecțiile OXT modifică aportul de alimente (11, 12), sugerând că OXT periferic ar putea traversa bariera hematoencefalică. Aici descriem o acțiune periferică directă până acum necunoscută a OXT asupra OXTR-urilor adipocitare - o acțiune antibeigingă autonomă celulară pentru conservarea energiei - care poate fi compensatorie pentru reducerea mediată central a grăsimii corporale.

Rezultate

Am arătat anterior că ștergerea globală a Oxt sau Oxtr are ca rezultat un fenotip cu masă osoasă scăzută care se agravează odată cu vârsta (5). Aici, folosind imagistica cu tomografie micro-computerizată (µCT), am documentat că acest fenotip, prezentat ca reduceri ale densității minerale osoase (BMD), volumului osos fracționat (BV/TV) și densității de conectivitate (Conn.D), provine dintr-un scădere notabilă a numărului (Tb.N), mai degrabă decât a grosimii (Tb.Th) a trabeculelor individuale la șoareci masculi și femele în vârstă de 10 luni (Fig. 1 A și B). Acest lucru este în concordanță cu o perforație cu grosime completă și pierderea structurilor trabeculare, spre deosebire de subțierea lor (13). De asemenea, bărbații Haploinsuficienți Oxt +/− colegii de gunoi au prezentat diferențe semnificative în mod similar, cu excepția Conn.D, sugerând un efect de dozare a genei (Fig. 1A).

Am evaluat dacă fenotipul microstructural 3D al oaselor de șoarece Oxt -/- este recapitulat la șoareci Oxtr -/-. Măsurile bazate pe µCT ale BV/TV și Tb.N au fost reduse la șoarecii Oxtr -/- în comparație cu colegii lor de tip sălbatic, fără modificări ale Tb.Th (Fig. 1D). Acest lucru a fost însoțit la nivel celular de o reducere a formării osteoblastoidelor unității care formează colonii (CFU-OB), ceea ce înseamnă maturarea celulei stromale într-un fenotip mineralizant (Fig. 1E).

Pentru a valida osteoblastele ca țintă cheie OXT, am șters condiționat OXTR-uri selectiv în celulele descendenței osteoblastice folosind o linie de șoarece transgenică care exprimă Cre sub controlul promotorului Col1a1 de 2,3 kb. Col2.3Cre +: șoarecii Oxtr fl/fl au prezentat o reducere robustă a BMD și BV/TV comparativ cu un grup de control grupat format din Col2.3Cre negativ cu recombinază Cre: - Oxtr fl/+ și Col2.3Cre -: Oxtr fl/șoareci fl (Fig. 2A). Interesant este faptul că, în timp ce Tb.N a fost redus la șoarecii globali Oxtr -/- (Fig. 1A), mărturind resorbția osoasă crescută și perforația trabeculară, reducerea Tb.Th a fost mai consistentă cu formarea osoasă redusă la mutanții OXTR specifici osteoblastilor. . Acesta din urmă a fost confirmat histomorfometric prin marcarea portocaliului calcein-xilelol, arătând reduceri semnificative ale parametrilor de formare osoasă, și anume rata de apoziție minerală (MAR) și rata de formare osoasă (BFR) (Fig. 2B). Mai mult, pare să existe un efect de doză genică. Parametrii respectivi din șoarecii Col2.3Cre +: Oxtr fl/+ haploinsuficienți au fost între cei din grupul martor și șoarecii Col2.3Cre +: Oxtr fl/fl (Fig. 2A).

De asemenea, am explorat interacțiunea dintre OXT și estrogen, după ce am arătat anterior că acțiunea dozelor farmacologice de 17β-estradiol, utilizată pe scară largă în practica clinică la femeile aflate în postmenopauză, a fost mediată prin OXT (17). Am arătat că estrogenul stimulează exprimarea atât a OXT, cât și a OXTR în osteoblaste (3, 17, 23). În plus, pe lângă studiul nostru preliminar (17), aici dovedim că absența OXTR-urilor în mod specific în osteoblaste în șoarecii Col2.3Cre +: Oxtr fl/fl elimină complet acțiunea anabolică a estrogenului asupra scheletului. Acest lucru este în contrast puternic cu lipsa cerinței OXT pentru pierderea osoasă hipogonadală observată la ovariectomie, care persistă în absența semnalizării OXTR globale. Într-adevăr, acest lucru este în conformitate cu premisa noastră că FSH ridicat și estrogen scăzut contribuie împreună la pierderea osoasă postovariectomie și că această pierdere este salvată atât după înlocuirea estrogenului, cât și după administrarea unui anticorp anti-FSH (14, 15). Prin urmare, ansamblul setului nostru de date stabilește semnalizarea OXT ca fiind necesară pentru acțiunea anabolică a estrogenului pe os, confirmând în același timp o funcție absentă pentru OXT în pierderea osoasă a hipogonadismului.

Există o posibilitate puțin probabilă ca OXT să interacționeze cu un receptor de vasopresină, Avpr1a, pe adipocite. OXT nu pare să interacționeze cu Avpr1a pe osteoblaste (29). De asemenea, am confirmat existența OXTR pe adipocite nu numai prin Western blot și analize imunohistochimice, ci și prin secvențierea Sanger.

În cele din urmă, OXT a declanșat expresia enzimei steroidogene 17β-hidroxisteroid dehidrogenază, care transformă estrona în estradiol, în adipocite. Semnificația fiziologică a controlului steroidogenezei de către OXT în celulele adipoase este în prezent neclară. Speculativ, totuși, nivelurile ridicate de OXT în timpul sarcinii pot stimula producția de estrogen din WAT pentru a compensa scăderea estrogenului asociată sarcinii (19). Mai mult, OXT stimulează dramatic expresia Serpine1, gena care codifică PAI1. Acest fenomen poate contribui la starea protrombotică în timpul sarcinii atunci când nivelurile OXT sunt ridicate. Acțiunea OXT exogenă utilizată pentru a preveni sângerările excesive postpartum poate apărea și din stimularea expresiei PAI1, spre deosebire doar de inducerea vasoconstricției.

În general, studiul nostru demască biologia OXT, o nonapeptidă primitivă datând de aproape 100 de milioane de ani (18), pentru a cuprinde nu numai procreația, ci și funcțiile vitale ale corpului, cum ar fi reglarea masei osoase, a compoziției corporale și a metabolismului, și poate chiar tromboză. Numitorul fiziologic comun, unde toate aceste acțiuni par să convergă, sunt condițiile stresului fiziologic în care nivelurile OXT sunt ridicate, în special sarcina și alăptarea. Acestea fiind spuse, utilizarea axei de semnalizare OXT arată o promisiune pentru dezvoltarea viitoare a terapiei pentru osteoporoză și obezitate, printre alte afecțiuni medicale.

Materiale și metode

Pentru studii de expresie a proteinelor, imunohistochimia a fost efectuată pe secțiuni de parafină din diferite țesuturi folosind anti-OXTR (Abcam; ab181077) și conjugat anti-iepure IgG HRP (Abcam; ab6721) ca anticorpi primari și respectiv secundari. Imaginile au fost capturate pe un sistem EVOS M5000 Cell Imaging System. Analiza Western blot a fost efectuată utilizând aceiași anticorpi.