Establishment of a co-culture model of osteoblasts and osteoclasts to study osteoporotic alterations caused by cigarette smoking: Role of Bisphosphonates

Abstract

Osteoporose ist zu einer Erkrankung des Knochenstoffwechsels geworden, von der zunehmend ältere Patienten betroffen sind und die zu einer enormen finanziellen Belastung und Beeinträchtigung der Lebensqualität führen. In vivo Studien haben gezeigt, dass Zigarettenrauch mit Osteoporose in Verbindung gebracht werden kann, doch die Behandlung von Osteoporose bei Rauchern muss noch untersucht werden. Da die Kommunikation zwischen Osteoblasten und Osteoklasten eine wichtige Rolle spielt, müssen die Wirkungsweisen beider Zelltypen bei der Entwicklung eines Zellkulturmodells für Osteoporose berücksichtigt werden. Bisphosphonate werden hauptsächlich wegen ihrer antiosteoporotischen Funktion zur Osteoporosebehandlung eingesetzt, wobei andere potenzielle Mechanismen der Bisphosphonate und ihre Auswirkungen auf osteoporotische Raucher unklar sind. In der vorliegenden Arbeit wurden SaOS-2- und THP-1-Zellen ausgewählt, um eine direkte Kokultur zu etablieren, ohne weitere Zusätze hinzuzufügen. Aufgrund der Produktion von bestimmten Stoffen durch SaOS-2-Zellen, wurden die THP-1 Zellen dazu gebracht, sich im Kokulturmodell zu osteoklastenähnlichen Zellen zu differenzieren. Zigarettenrauchextrakt hatte einen negativen Effekt auf die Zelllebensfähigkeit und den Matrixumbau in den Kokulturen. Ein möglicher Grund war der Anstieg des RANKL/OPG-Verhältnisses durch eine signifikante Hemmung der OPG-Konzentration. Bisphosphonate wirkten dem Einfluss des Zigarettenrauchextrakts auf die Zellen im Kokulturmodell entgegen, was zu einem verringerten RANKL/OPG-Verhältnis führte. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse könnten die Bisphosphonate bei osteoporotischen Rauchern eingesetzt werden, wobei potenzielle Nebenwirkungen umsichtig überwacht werden müssen. . Klinische Studien sind erforderlich, um die Auswirkungen von Bisphosphonaten bei rauchenden Patienten zu validieren. Darüber hinaus könnte das beschriebene Kokulturmodell von Osteoblasten und Osteoklasten zur Erforschung anderer Risikofaktoren oder Komorbiditäten von Knochenstoffwechselerkrankungen angewandt und in Zukunft in ein 3D-Zellkultursystem umgewandelt werden.