Osteoimunologie


Osteoimmunology

The skeleton forms the supporting structure of the muscular system, protects internal organs, is a site of hematopoiesis and participates in maintaining homeostasis of the human body. Bone tissue serves as storage of calcium and phosphorus that is able to participate in maintaining homeostasis if necessary. The skeleton is living tissue, which undergoes changes during the entire life. Remodeling, consisting of bone resorption and formation, thus facilitates adaptation of the skeleton to actual needs of the organism and repairs the microtrauma. Loss of bone mass accompanies several diseases such as chronic infectious diseases, rheumatoid arthritis, leukemia, postmenopausal osteoporosis, bone metastases etc. Bone remodeling, which includes bone resorption mediated by osteoclasts followed by deposition of new bone produced by osteoblasts, occurs on the surface of all bones according to actual needs. Bone remodeling is a process, which takes place in basic multicellular units at particular sites of the bone surface only. It is a continuous process, comprising bone resorption and formation, which enables regeneration of the bone while preserving its structure. Differentiation and activation of osteoblasts and osteoclasts is regulated by transcription factors, cytokines and growth factors, which are produced either locally by osseous cells or by systemic factors. RANKL/RANK interaction has a crucial role in the differentiation and survival of osteoclasts. OPG and RANKL have a key role in linking the function of osteoblasts and osteoclasts. Thus they have become a target of potential pharmacologic treatment of bone resorption. Upon binding of RANKL to RANK, a signal cascade regulating the differentiation and activation of osteoclasts is activated. RANKL-RANK stimulation is essential for the induction of osteoclastogenesis. Other signaling pathways may only modulate this dominant signaling cascade in a positive or negative way. OPG cannot affect the inflammatory activity of the disease. However, it can prevent the development of erosions and joint destruction. The effect of OPG is associated with the regulation of bone turnover. Bone remodeling and bone loss are controlled by the RANKL-RANK-OPG axis. RANKL is also produced by T cells as a response to antigenic stimulus. These T cells can also participate in the development and activation of osteoclasts. Thus, immune cells take part in bone metabolism both in health and the presence of inflammatory or autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis. The development of denosumab, a human monoclonal antibody against RANKL, is a new, highly effective approach in the prevention of fragile osteoporotic fractures, skeletal complications of tumorous diseases and bone erosions in rheumatoid arthritis. Blockade of RANKL/RANK signaling does not lead to an immune dysfunction. Inhibition of RANKL does not affect the inflammatory reactions mediated by T cells in rheumatoid arthritis.

Key words:
osteoporosis, rheumatoid arthritis, bone remodeling, RANK, RANKL, OPG, denosumab


Autoři: O. Růžičková
Působiště autorů: Revmatologický ústav Praha
Vyšlo v časopise: Čes. Revmatol., 20, 2012, No. 4, p. 181-197.
Kategorie: Přehledné referáty

Souhrn

Skelet slouží jako opora pro svalový aparát, chrání vnitřní orgány, je místem krvetvorby, podílí se na udržení homeostázy organismu. Kostní tkáň je rezervoárem kalcia a fosfátu, který je schopen se v případě nutnosti podílet na udržení homeostázy vnitřního prostředí. Kostra je živá tkáň, která v průběhu celého života podléhá obměně. Remodelace, která zahrnuje kostní resorpci a novotvorbu, tak umožňuje adaptaci skeletu na aktuální potřeby organismu a zároveň sanuje vzniklá mikropoškození. Ztráta kostní hmoty provází mnoho onemocnění, jako jsou chronická infekční onemocnění, revmatoidní artritida, leukemie, postmenopauzální osteoporóza, kostní metastázy a mnohá další. Remodelace kosti probíhá na všech površích kostí dle aktuální potřeby, tento děj zahrnuje kostní resorpci zprostředkovanou osteoklasty, následovanou depozicí nové kosti produkované osteoblasty. Remodelace kosti je děj, který v daném čase probíhá v základních mnohobuněčných jednotkách BMU (basic multicellular unit) jen na určitých místech kostních povrchů. Je to kontinuální proces dvou dějů, a to kostní resorpce a kostní novotvorby, který umožňuje obnovu kostry při zachování její struktury. Diferenciace a aktivace osteoblastů a osteoklastů je regulována pomocí transkripčních faktorů (TF), cytokinů a růstových faktorů (GF), které jsou produkovány jednak lokálně, samotnými kostními buňkami, jednak systémovými faktory. RANKL/RANK má zásadní roli v diferenciaci a přežívání osteoklastů. OPG a RANKL mají zásadní úlohu v propojení funkce osteoblastů a osteoklastů. Stávají se tak cílem možného farmakologického ovlivnění kostní resorpce. Po vazbě RANKLu na RANK dochází k aktivaci signální kaskády regulující diferenciaci a aktivaci osteoklastů. RANKL-RANK stimulace je nepostradatelná pro indukci osteoklastogeneze, ostatní signální dráhy mohou jen pozitivně či negativně tuto signalizaci ovlivnit. OPG není schopen ovlivnit zánětlivou aktivitu onemocnění, je schopen zabránit vzniku erozí a destrukci kloubu. Efekt OPG je tedy spojen s regulací kostního obratu. Kostní remodelace, ztráta kosti jsou kontrolovány osou RANKL-RANK-OPG. RANKL je produkován také T buňkami po antigenním stimulu. Tyto T buňky se mohou podílet také na vývoji a aktivaci osteoklastů. Imunitní buňky se tedy účastní kostního metabolismu jak ve zdraví, tak v přítomnosti zánětlivých nebo autoimunitních onemocnění jako je revmatoidní artritida. Vývoj humánní monoklonální protilátky proti RANKLu, denosumabu, představuje nový, vysoce účinný přístup v prevenci fragilních osteoporotických fraktur, skeletálních komplikací malignit a kostních erozí u revmatoidní artritidy. Blokáda RANKL/RANK signalizace nevede k imunitní dysfunkci. Inhibice RANKLu nemá vliv na průběh zánětlivé reakce mediované T buňkami u RA.

Klíčová slova:
osteoporóza, revmatoidní artritida, kostní remodelace, osteoblast, osteocyt, osteoklast, RANK, RANKL, OPG, denosumab


Skelet slouží jako opora pro svalový aparát, chrání vnitřní orgány, je místem krvetvorby, podílí se na udržení homeostázy organismu. Kostní tkáň je rezervoárem kalcia a fosfátu, který je schopen se v případě nutnosti podílet na udržení homeostázy vnitřního prostředí.

Kost je živá tkáň, která v průběhu celého života podléhá obměně. Obměna kosti, remodelace, která zahrnuje kostní resorpci a novotvorbu kosti, umožňuje adaptaci skeletu na aktuální potřeby organismu a zároveň sanuje vzniklá mikropoškození. Remodelace kosti probíhá na všech površích kostí dle aktuální potřeby, tento děj zahrnuje kostní resorpci zprostředkovanou osteoklasty, následovanou depozicí nové kosti produkované osteoblasty. Osteoblasty produkují nemineralizovanou kostní hmotu (osteoid), která asi po 10 dnech začíná mineralizovat. Za fyziologických okolností jsou procesy resorpce a formace vyrovnány a množství odbourané a novotvořené kosti je v rovnováze. Běžný remodelační cyklus trvá 4–6 měsíců, většinu tohoto času zabírá novotvorba. Během jednoho roku je remodelováno přibližně 10 % skeletu, tzn., že celá kostra se obnoví přibližně za deset až dvacet let. Pokud dojde k porušení rovnováhy mezi novotvorbou a resorpcí kosti, vzniká nejprve osteopenický stav, a pokud tato nerovnováha trvá dále, dojde ke vzniku osteoporózy se všemi jejími komplikacemi, vedoucí k výraznému zhoršení kvality života a zvýšení morbidity i mortality. Na vzniku této nerovnováhy se mohou podílet hormonální změny, nadprodukce zánětlivých cytokinů, růstové faktory. ­Ztráta kostní hmoty provází mnoho onemocnění, jako jsou chronická infekční onemocnění, revmatoidní artritida, leukemie, postmenopauzální osteoporóza, kostní metastázy a mnohá další. Osteoporóza je chronické metabolické onemocnění skeletu charakterizované nerovnováhou mezi procesem kostní resorpce a kostní formace, vedoucí ke ztrátě kostní hmoty a deterioraci mikroarchitektury kosti. U postmenopauzálních žen vede pokles hladiny estrogenů k prudkému nárůstu kostní remodelace, kdy nárůst kostní resorpce není dostatečně následován nárůstem kostní novotvorby. S prohlubujícím se úbytkem kostní hmoty dochází ke ztrátě pevnosti kosti a nárůstu rizika zlomenin, které ve svém důsledku vedou k nárůstu morbidity a mortality (1).

Kostní remodelace, probíhá jak na endokortikálním, tak na trabekulárním kostním povrchu, a také intrakortikálně, k zajištění správné adaptace a funkce skeletu, včetně hojení mikropoškození a zajištění homeostázy kalcia. Remodelace kosti je děj, který v daném čase probíhá v základních mnohobuněčných jednotkách BMU ( basic multicellular unit) jen na určitých místech kostních povrchů. Je to kontinuální proces dvou dějů, a to kostní resorpce a kostní novotvorby, který umožňuje obnovu kostry při zachování její struktury.

Osteocyty regulují aktivaci kostní remodelace, mají pozitivní i negativní vliv na osteoklasty i osteoblasty. Aktivace resorpce je mediována smrtí osteocytů v bezprostřední blízkosti mikropoškození (141). To má za následek aktivaci osteokla­stogeneze a kostní resorpce. Po ukončení resorpce osteoklasty podléhají apoptóze (142) a nastává reverzní fáze, kdy jsou aktivovány prekurzory osteoblastů. Po této fázi nastává formace, která končí znovuzaplněním remodelované oblasti, jde tedy o proces kontrolovaný osteocyty (143-145).

Kromě signální komunikace mezi jednotlivými kostními buňkami, je přítomna i komunikace mezi kostními a mimokostními buňkami, jako jsou buňky sympatického nervového systému, hematopoetické buňky, imunitní systém, vaskularita a kloubní chrupavka (146-153).

Osteoklasty

Kostní tkáň obsahuje tři typy specializovaných kostních buněk, jsou to osteoklasty, osteoblasty a osteocyty. Osteoklast je buňka odvozená z hematopoetických buněk monocytomakrofágové linie. Osteoklast je zodpovědný za resorpci kosti. Diferencovaný osteoklast je mnohojaderná buňka vybavená zřasenou membránou schopnou přilnutí k povrchu kosti. Zde pak dochází k sekreci kyselin a enzymů (tkáňové metalloproteinázy, kathepsin K), které umožňují vlastní resorpci kostní tkáně.

Osteoblasty a osteocyty

Osteoblasty jsou pak odvozeny z pluripotentní mezenchymální kmenové buňky (MSC). Jejich úkolem je syntéza nové kostní hmoty, osteoidu, a umožnění následné mineralizace. Osteocyty jsou terminálně diferencované osteoblasty zavzaté do vlastní mineralizované kostní hmoty. Osteocyty představují asi 90 % všech kostních buněk dospělého skeletu.

Osteocyty jsou často opomíjené kostní buňky, které, jak vyplývá z posledních výzkumů, hrají centrální úlohu v regulaci kostní remodelace. Důležitá role osteocytů spočívá v jejich odpovědi na mechanický stres a další patologické děje v mikroprostředí kosti vedoucí k mikropoškozením (154, 155). Osteocyty na tuto zátěž odpovídají apoptózou. Smrt osteocytu má za následek akceleraci osteoklastogeneze a resorpci poškozené kostní tkáně. Úbytek osteocytů se tedy jeví být esenciální pro osteoklastogenezi, což odpovídá nálezu, že viabilní osteocyty produkují transforming growth factor (156, 157). Nedostatek estrogenů zvyšuje apoptózu osteocytů, která vede k aktivaci osteoklastogeneze. Poslední studie prokázaly, že osteoklasty preferenčně resorbují kost starou, která obsahuje jen málo živých osteocytů. Úbytek osteocytů vede ke zvýšení počtu osteoklastů a kostní resorpce, neboť estrogeny chrání osteocyty před apoptózou (158).

Donedávna byly osteocyty povážovány za zcela neaktivní buňky, pasivně vyplňující prostor kosti. Jak vyplývá z posledních studií, opak je pravdou. Osteocyty stojí v centru regulace kostní remodelace, regulují aktivitu osteoklastů i osteo­blastů, pracují také jako endokrinní buňky (110). Jsou zdrojem solubilních faktorů, které mají vliv nejen na buňky kostních povrchů, ale ovlivňují činnost i mnoha dalších orgánů, jako jsou ledviny, svaly a další tkáně. Hrají důležitou úlohu v metabolismu fosfátů a kalcia a jsou schopny remodelovat perilakunární kostní hmotu. Osteocyty představují nejdéle žijící buňky. V průběhu procesu stárnutí tyto buňky umírají a v jejich prázdných lakunách lze často nalézt mikropetrózu. Zánětlivé faktory a glukokortikoidy indukují buněčnou smrt osteocytů.

Osteocyty se vyvíjejí z mezenchymálních kmenových buněk cestou přes osteoblasty, které mohou dát vznik osteocytům, nebo podléhají programované smrti. Již dávno není proces osteocytogeneze považován za pasivní proces. Buňka prochází transformačním procesem, při kterém se mění z polygonální buňky na buňku s mnoha výběžky (dendrita) nasměrovanými k mineralizované části. Dendrity tak dosahují kostního povrchu i cévního prostoru. Osteocyt má dvě hlavní funkce, které musí plnit současně: regulovat mineralizaci a formovat dendritické výběžky (111, 112). Osteocytogeneze je aktivní invazivní proces vyžadující štěpení kolagenu a přítomnost mnoha dalších molekul jako je proteináza MT1-MMP. Pro morfologii osteocytu je důležitá kontrola zprostředkovaná E11/gp38/ podoplaninem, což je marker osteocytů ostoidu. Porucha funkce E11/gp38 může vyústit ve snížení a zkrácení sítě kanálků. K zachování dendritické morfologie je dále nutná exprese tubulinu, vimentinu a actinu. Společně s diferenciací osteoblastu na osteofyt se mění distribuce fimbrinu, villinu, slaminu, spectrinu, CapG a dextrinu, molekul nutných k přestavbě cytoskeletu. S přeměnou osteoblastu na osteocyt dochází ke snížení alkalické fosfatázy a kasein kinázy II, která je zvýšena stejně jako osteokalcin. Osteocyty jsou překvapivě schopny za určitých okolností exprimovat znaky osteoklastů, jako je kyselá fosfatáza a cathepsin K, které osteocytům umožňují remodelaci jejich perilakunární matrix (113–118).

Osteocyty jsou schopny signalizace podporující osteoklastogenezi bez přítomnosti dalších oseotropních faktorů. Jak zdravé, tak umírající osteocyty, rekrutují osteoklasty do oblastí remodelace. Apoptóza osteocytů nastává v místě mikrotraumatu. Proapoptotické molekuly jsou zvýšeny u osteocytů přímo v místě poškození, naopak osteocyty vzdálené 1–2 mm od poškození exprimují antiapoptotické molekuly. Z apoptotických osteocytů dochází k uvolnění RANKLu, což má za následek osteoklastogenezi a resorpci kosti (119, 120).

Smrt osteocytů nastává v souvislosti s patologickými okolnostmi jako je osteoporóza nebo osteoartritida, to má za následek zvýšení kostní fragility. Tento stav může být zapříčiněn ztrátou schopnosti identifikovat mikropoškození a zprostředkovat reparaci. Snížené okysličení, stejně tak jako léčba kortikoidy umocňuje apoptózu osteocytů (121). Při poklesu hladiny estrogenů dochází k nárůstu TNF-alpha a interleukinu 1, což opět vede k indukci apoptózy osteocytů. Tento děj naopak inhibují estrogeny, selektivní modulátory estrogenních receptorů, bisfosfonáty, kalcitonin, CD 40 ligand, Calbindin-D28k, monocytární chemotaktické proteiny 1 a 3 (MCP1 a MCP3). Dále je to mechanická zátěž, která prostřednictvím působení na tekutinu kanalikulů v lakunokanalikulární síti osteocytů blokuje kortikoidy indukovanou apoptózu (122, 123). Tento děj je zprostředkován uvolněním prostaglandinu, který aktivuje Wnt/beta catheninovou cestu novotvorby kosti.

Viabilita osteocytů je tedy klíčovým faktorem udržení kostní homeostázy a integrity. I když blokování apoptózy osteocytů může snížit kostní ztrátu, apoptóza osteocytů je esenciální pro nastartování opravných mechanismů kosti a její remodelaci.

Negativní regulátory Wnt/beta-catheninové cesty, jako je Dkk1 a sclerostin jsou hojně exprimovány osteocyty. Jejich downregulace vede k aktivaci Wnt/beta-cateninové cesty, a tedy k novotvorbě kosti. Sclerostin je antagonistou lipoproteinového receptoru 5(LRP5), což je pozitivní regulátor Wnt/beta-catheninové cesty. Mechanická zátěž, stejně tak jako PTH snižují hladinu sclerostinu. Protilátka proti sclerostinu se jeví slibnou možností v léčbě postmenopauzální osteoporózy (124-130).

Wnt/beta-catheninová cesta je velmi důležitá v komunikaci osteocytů. I další signální cesty se mohou propojovat pomocí Wnt/beta-catheninové cesty. Estrogenový receptor alpha hraje roli v přesunu beta-catheninu do jádra jako odpověď na mechanickou zátěž osteoblastů (132). Osteocyty mají také důležitou roli v metabolismu minerálů, fosforu a vápníku. Zde se uplatňují další molekuly kromě sclerostinu, jako jsou PHEX, DMP-1, MEPE a FGF-23, které jsou zvýšeně exprimovány osteocyty. Lakunokanalikulární síť osteocytů pracuje jako endokrinní systém zasahující i vzdálené orgány, jako jsou ledviny (132–135).

 Z výsledků některých studií také vyplývá, že zdravé viabilní osteocyty jsou schopny remodelovat perilakunární matrix a zastávají tak nezastupitelnou roli v udržení minerální homeostázy ve stavech vyžadujících zvýšené uvolnění kalcia, jako je např. laktace. Zdravý osteocyt je schopen uvolňovat i ukládat minerály z jeho lakuny a kanalikulů (136).

Osteocyt je tedy unikátní buňka schopná exprese genů jak mezenchymálních, tak hematopoetických buněk. V průběhu stárnutí kosti dochází k hypermineralizaci perilakunární matrix a mikropetróze následkem zaplnění lakun minerálem. Tento děj vede ke změnám v dynamice kostní tekutiny a zhoršení komunikace a funkce lakunokanalikulární sítě (137).

Lakunokanalikulární síť osteocytů představuje unikátní mechanosenzor. Rychlou odpovědí na stres je uvolnění NO, ATP a prostaglandinu. V kosti NO inhibuje resorpci a napomáhá kostní formaci. Osteoblasty i osteoklasty uvolňují NO na základě mechanického stresu. ATP a intracelulární kalcium mohou být uvolněny osteocyty jako odpověď na mechanickou stimulaci. Prostaglandin indukuje kostní formaci (138, 140) (obr. 1).

Diferenciace a zrání kostních buněčných linií.
Obr. 1. Diferenciace a zrání kostních buněčných linií.

Regulace aktivace a diferenciace

Diferenciace a aktivace osteoblastů a osteoklastů je regulována pomocí transkripčních faktorů (TF), cytokinů a růstových faktorů (GF), které jsou produkovány jednak lokálně, samotnými kostními buňkami, jednak systémovými faktory. Hemopoetická prekurzorová buňka kostní dřeně potřebuje pro svou diferenciaci v preosteoklast stimulaci růstovým faktorem – kolonie makrofágů stimulující faktor 1 CSF 1 (colony stimulating factor 1). Ke vzniku mnohojaderného zralého osteoklastu dochází po navázání cytokinu RANKL-ligandu aktivátoru receptoru nukleárního faktoru kappa B (RANKL), který je produkován osteo­blasty a T lymfocyty, a který se váže na svůj receptor (RANK). RANKL/RANK má zásadní roli v diferenciaci a přežívání osteoklastů. Diferenciace osteoklastu je závislá na několika transkripčních faktorech (PU.1 a AP-1 skupiny, jako je Fos) a nukleárním faktoru aktivovaných T buněk (NFATc1) a velmi specifickém cytokinu, ligandu aktivátoru receptoru nukleárního faktoru kappa B (RANKL), který je produkován osteoblasty a T lymfocyty, a který se váže na svůj receptor (RANK) (obr. 2).

Diferenciace a zrání osteoklastů
Obr. 2. Diferenciace a zrání osteoklastů

Pro rozvoj osteoblastické řady jsou klíčové TF Runx2/cbfa 1 a Osx (osterix). Protichůdně pak na pluripotentní kmenovou buňku působí TF Ppar gamma, který vede k přeměně kmenové buňky na adipocyt. A to je důležitý faktor stárnutí skeletu. Protein 5 a/nebo 6 spojený s LDL receptorem (Lrp5, Lrp6) spojený s koreceptorem frizzled (Fzd), jeho agonistou (Wnts) a antagonistou (Dickkopf, Dkk1, sklerostin, SOTS) využívající beta-kateninové cesty, jsou hlavními regulátory kostní formace. Ačkoliv terminální specifické faktory účastnící se konečné diferenciace osteoblastů v osteocyty nejsou přesně známy, je jisté, že v tomto procesu se účastní sclerostin, fibroblastový růstový faktor (FGF-23), periostin, dentinový kyselý fosfoprotein (DMP-1) a další molekuly zapojené do homeostázy mineralizované tkáně (2, 3).

Nejdůležitějšími signálními molekulami osteoblastů jsou M-CSF a RANKL, které jsou esenciální pro osteoklastogenezi. Osteoprotegerin (OPG) je důležitý regulátor osteoklastogeneze cestou vazby na RANKL. Přesná regulace exprese RANKL, OPG a M-CSF buňkami osteoblastické linie hraje klíčovou úlohu v regulaci kostní remodelace (159–164).

Důležitou cestou regulace kostní remodelace je také osa wnt/LRP5/beta-cathenin. Vazba různých ligandů na LRP5 může rozhodnout, zda osteo­blasty podpoří osteoklastogenezi nebo zahájí kostní formaci. Inhibitorem této osy je sclerostin a DKK1.LRP5 reguluje osteoklastogenezi cestou regulace exprese OPG a RANKL.

Osteoblasty a jejich prekurzory tvoří novou kost preferenčně v resorpčních dutinách. Chybění cathepsinu K, a tedy defektní degradace kolagenu I i přes kompenzační mechanismy, jako je nárůst aktivity MMP, vede k nedostatečné resorpci materiálu v resorpčních dutinách. Kostní formace bezchybně probíhá pouze tam, kde došlo k úplnému odstranění resorbovaných částí kostní hmoty. Existuje tedy několik nezávislých důkazů prokazujících, že resorbovaný povrch obsahuje signální molekuly důležité pro rekrutaci lining cells a osteoblastů (165–167).

Výsledky posledních studií ukazují, že osteoklasty mediovaná exprese EphrinB2 a osteoblasty mediovaná exprese EphB4 je zahrnuta do obousměrné komunikace mezi oběma typy buněk. Exprese Ephrin B2 osteoklasty vede k aktivaci kostní formace osteoblasty cestou navázání na EphB4, zatímco exprese EphB4 na osteoblastech inhibuje osteoklastogenezi vazbou na EphrinB2. Ephrinová signalizace vyžaduje úzký kontakt mezi osteoklasty a cílovými buňkami. Existuje předpoklad, že ephrinová signalizace je zahrnuta do komunikace osteoklastů a bone lining cells, které byly nalezeny v blízkém kontaktu a je tedy možná vzájemná regulace aktivity. V tomto případě je možné, že osteoklasty iniciují diferenciaci osteo­blastů v průběhu reverzní fáze. PTH i PTHrP zvyšují expresi EphrinB2 na osteoblastech, a tato indukce exprese Ephrin B2 vede ke konverzi bone lining cells do kost formujících osteoblastů. EphrinB2 je tedy zahrnut do lokální regulace remodelace kosti (168–170).

Kostní novotvorba měřená pomocí osteokalcinu koreluje s počtem osteoklastů, nikoli s jejich aktivitou. Počet osteoblastů koreluje s počtem neresorbujících osteoklastů. Z toho vyplývá, že počet osteoklatů, ne jejich aktivita, kontrolují kostní formaci (171).

Stimulační signály osteoklastů zralým osteo­blastům, jsou na rozdíl od ephrinové signalizace parakrinní a nevyžadují přímý kontakt buněk. Anabolická aktivace osteoblastů je důležitou částí remodelačního procesu. Z mnoha molekul schopných navodit kostní formaci je jen několik produkováno osteoklasty, nebo je uvolněno z kostní matrix v průběhu kostní resorpce. Nejdůležitějšími z těchto faktorů jsou TGF-beta a IGF-I (172–177).

V momentě, kdy je kostní formace ukončena, osteocyty regulují kostní formaci přímým kontaktem s osteoblasty. Osteocyty dále produkují sclerostin, který je ligandem pro LRP5, a který brání aktivaci wnts , a tedy i aktivaci kostní formace. Sclerostin je produkován zralými osteocyty v mineralizované kostní hmotě a je pravděpodobně zavzat do regulace kostní novotvorby osteoblasty a lining cells. Sclerostin vede k supresi kostní formace. Léčba PTH, stejně tak jako mechanická stimulace redukuje expresi sclerostinu, což koreluje se zvýšenou kostní formací v obou případech (178–180).

Osteocyty produkují sclerostin, který antagonizuje wnt-indukovanou kostní formaci osteoblasty. Hladiny sclerostinu jsou snižovány při léčbě PTH. Vývoj protilátky proti sclerostinu je velmi nadějným příslibem do budoucnosti, který byl demonstrován v preklinických studiích. Další možností jsou protilátky směřované proti ostatním inhibitorům anabolické cesty wnt, konkrétně proti Dkk1 (181, 182).

Pro vyrovnaný průběh remodelace kosti je nutná vzájemná komunikace v mikroprostředí kosti mezi osteoklasty a osteoblasty. Tato interakce probíhá pomocí již zmíněných tří molekul z rodiny TNF alfa ligandů a receptorů. Jsou to: ligand pro receptor aktivátoru nukleárního faktoru kapaB (RANKL), jeho receptor RANK a OPG (osteoprotgerin).

RANKL

RANKL je klíčovým faktorem diferenciace, aktivace a přežívání osteoklastů. Je produkován osteoblasty a T-lymfocyty (4). RANKL je členem superrodiny TNF receptorů a ligandů. Lidský RANKL je syntetizován jako glykoprotein obsahující 317 aminokyselin. Vyskytuje se ve formě membránově vázané a solubilní. Ve vysoké hladině je exprimován ve skeletu a v primární i sekundární lymfatické tkáni, mRNA pro RANKL lze nalézt i v kožních keratinocytech, v epiteliálních buňkách prsní žlázy, v srdci, v kosterním svalu, plicích, žaludku, placentě, štítné žláze a mozku. Membránově vázaný RANKL může být postranslačně regulován některými desintegriny a metalloproteinázami. Na modelu murin karcinomu prostaty byla nalezena zvýšená exprese matalloproteinázy osteoklasty, která může změnit membránově vázaný RANKL na solubilní a zvýšit tak aktivaci osteoklastů a vznik osteolytických lézí (21–31). Po antigenním stimulu dochází v T-lymfocytech k výrazné upregulaci RANKLu, zároveň bylo prokázáno, že RANKL zvyšuje schopnost dendritických buněk stimulovat proliferaci naivních T buněk. RANKL uvolňuje Ca 2+ z intracelulárních zásob cestou PLC (phosphoinositide-specific phospholipase C), což vede k akceleraci translokace NF-kappaB do jádra a prodloužení přežívání osteoklastů.

RANK

Objevení RANKu bylo nezávisle na sobě prezentováno několika výzkumnými tými. Opět jde o člena superrodiny TNF receptorů a ligandů. Jde o signální receptor v procesu diferenciace osteoklastů. RANK mRNA se vyskytuje v dendritických buňkách, v kostech, kosterním svalstvu, thymu, játrech, tenkém a tlustém střevě a v adrenálních žlázách. RANK je možno detekovat na povrchu dendritických buněk, CD4+ a CD8+ T lymfocytů, Langerhansových buněk, epiteliálních buněk prsní žlázy v průběhu těhotenství (32–35).

RANK je člen superrodiny TNF receptorů (TNFR), nemá žádnou kinázovou aktivitu, proto potřebuje další asociované faktory, které zprostředkují přenos signálu po navázání ligandu. Jsou to TNFR asociované faktory (TRAFs), které se váží na různé oblasti cytoplazmatické části TNF receptorů a zprostředkují ligandem indukovanou signalizaci. Jedním z TRAFs pro RANKL je TRAF 6, dalšími jsou 2,5. Tyto TRAFs zprostředkují aktivaci NF-kappaB a c-Jun NH2-terminální kinázy (JNK). Zdá se, že pro aktivaci NF-kappaB je esenciální interakce s TRAF6. TRAF6 je tedy hlavní molekulou nutnou pro komunikaci RANK a NF-kappaB cesty, která je nutná pro osteoklastogenezi (47-51) RANK stimulace a regulace kostního metabolismu souvisí a je závislá na kalciové signalizaci Calcineurin-NFATc1 a proteiny protein kinázy C(PKC) jsou také aktivovány kalciem a jsou nepostradatelné v regulaci kostní remodelace.

RANKL-RANK signalizace zahrnuje aktivaci transkripce faktoru NK-kappaB. Proteiny NF-kappaB1 a NF-kappaB2 jsou syntetizovány jako dlouhé prekurzory, které jsou skladovány v cytoplazmě ve vazbě na IkappaB inhibiční proteiny. Tyto proteiny jsou rychle degradovány po aktivaci Ikappa B kinázy (IKK). IKK komplex obsahuje dvě katalytické subjednotky IKK alpha a IKK beta a regulační podjednotku. Pro RANK signalizaci osteoklastogeneze je esenciální IKK beta (52).

Mitogen-activated protein kinázy (MAPK) patří do rodiny Ser/thr protein kináz. Některé z těchto kináz jsou zahrnuty do RANK aktivace. Některé z nich jsou opět nepostradatelné k aktivaci osteoklastogeneze (53–56) (obr. 3).

TNF superrodina
Obr. 3. TNF superrodina

Osteoprotegerin

Osteoprotegerin (OPG) je také členem superrodiny TNF alfa ligandů a receptorů, byl poprvé identifikován nezávisle na sobě dvěma skupinami vědců v roce 1997 (Simone et al. 1997; Tsuda et al., 1997). OPG byl první identifikovanou molekulou v ose RANK-RANKL-OPG a byl klonován jako potenciální inhibitor osteoklastogeneze. Osteoprotegerin je složen ze 401 aminokyselin (5). Je to secernovaný glykoprotein účastnící se regulace kostní remodelace. Působí jako kompetitivní receptor pro ligand receptoru aktivátoru nukleárního faktoru kapa B (RANKL) a změna jeho koncentrace v mikroprostředí kosti je spojena s celou řadou kostních onemocnění. Jde o solubilní protein syntetizovaný v podobě prekurzoru. OPG lze nalézt v mozku, játrech, plicích, srdci, ledvinách, kosterních svalech, kůži, žaludku, varlatech a placentě. Inhibicí s TNF spojeného apoptotického ligandu (TRAIL, TNF-related apoptosis – inducing ligand) inhibuje apoptózu. Overexprese OPG u transgenních myší vedla ke vzniku osteopetrozy a naopak chybění OPG vedlo k časné osteoporóze.

Osteoprotegerin je kompetitivním inhibitorem vazby RANKLu na RANK, tedy inhibitorem diferenciace a aktivace osteoklastů, tedy inhibitorem osteoresorpce. Osteoklastogenní faktor RANKL zvyšuje diferenciaci buněk kostní dřeně v osteoklasty a zvyšuje aktivitu zralých osteoklastů v odbourávání kosti. Může být inhibován vazbou na OPG. Hlavní úloha RANKL-RANK interakce je pozitivní regulace osteoklastogeneze, vyvažovaná kompetitivní vazbou OPG na RANKL. Byl podán důkaz o jeho centrální roli v regulaci kostní remodelace inhibicí osteoklastogeneze.

Byla také provedena celá řada klinických studií zaměřených na sledování souvislosti OPG a některých kostních nemocí. Silná asociace byla prokázána u mutací genu OPG a juvenilní Pagetovy choroby ( JPD). Toto onemocnění známé také jako idiopatická hyperfosfatázie, je autozomálně recesivně dědičné onemocnění charakterizované akcelerovaným kostním obratem celého skeletu. Závažnost JPG se pohybuje ve škále od těžkých deformit skeletu zabraňujících mobilitě, vedoucích k frakturám, zástavě růstu, morbiditě a mortalitě až po mírné formy s minimálním postižením, kdy není postižen růst. Již zjištěných mutací je celá řada, mimo změny samotné molekuly, může být postižena vazebná afinita k molekule RANKL, nebo je tato vazba nedostatečná (13).

Funkce osy RANK-RANKL-OPG souvisí s rozvojem některých geneticky vzaných onemocnění skeletu, např. duplikace signálního peptidu RANK je spojena s výskytem Pagetovy choroby. Pacienti trpící expanzivní skeletální hyperfosfatázií, familiárním metabolickým kostním onemocněním vyznačujícím se hyperostózou dlouhých kostí, zkrácenou dobou života, předčasnou ztrátou zubů a epizodickou hyperkalcemií je dána inzercí v exonu 1 pro RANK. Je popsáno větší množství mutací, které vedou k osteopatiím, úbytku kostní hmoty, frakturám a kostním deformitám (36–46).

U pacientů s Pagetovou chorobou, která je charakterizována excesivní kostní resorpcí následovanou abnormální kostní novotvorbou, léčba bisfosfonáty pamidronátem a risedronátem vede k nárůstu sérové hladiny OPG, což opět může být následek zvýšené produkce OPG osteoblasty (17).

B lymfocyty a další buňky produkují osteoprotegerin (OPG), který působí jako kompetitivní antagonista vazby RANKLu na RANK a brání tak osteoklastogenezi.

Vzájemný poměr RANKL a OPG v mikroprostředí kosti určuje převahu nebo deficit osteoresorpce vůči novotvorbě kosti. Tento mechanismus je univerzální pro děje spojené s resorpcí kosti. U žen s nízkou hladinou estrogenu, u postmenopauzálních žen, byly nalezeny zvýšené hladiny RANKLu na buňkách kostní dřeně. Z některých studií vyplývá souvislost mezi vzájemným poměrem RANKL a OPG a vznikem cévních kalcifikací. V patogenetickém procesu úbytku kostní hmoty se účastní i další faktory jako: IGF (inzulinu podobný růstový faktor), TGF – beta. I další cytokiny jako Il-1, prostaglandiny, Il-6, TNF-alfa. Dále do kostní remodelace zasahují i oxid dusnatý a leukotrieny.

K udržení rovnováhy mezi kostní formací a resorpcí je nutná inibice interakce RANKL a RANK vazbou OPG. Osteoprotegerin je produkován osteoblasty a působí jako decoy receptor vážící se na RANKL, čímž brání jeho vazbě na RANK, a tím následné aktivaci osteoklastů, a tedy i kostní resorpci (6, 7). Osteoprotegerin má klíčovou úlohu v regulaci kostní remodelace a mnoho studií prokázalo jeho úlohu při mnoha kostních onemocněních. Byla prokázána úloha OPG v patogenezi osteoporózy a revmatoidní artritidy. Osteoporóza je onemocnění spojené se snížením kostní denzity BMD díky zvýšené osteoklastické aktivitě, která je spjata s poklesem hladiny estrogenů u žen po menopauze. Bylo prokázáno, že podání estrogenů do kultury lidských osteoblastů vede ke zvýšení produkce OPG. Obdobné výsledky byly získány ve studii se SERM (8). Z toho vyplývá, že estrogeny regulovaná produkce OPG je částečně odpovědná za jeho ochranný efekt na kostní denzitu, která po menopauze klesá. Obdobně bisfosfonáty vedou k normalizaci kostního obratu inhibicí osteoklasty zprostředkované kostní resorpce a jsou schopny zvýšit hladinu osteoprotegerinu v trabekulárních osteoblastech (9).

U postmenopauzální osteoporózy byla provedena celá řada studií zaměřených na souvislost mezi sérovou hladinou OPG a BMD u postmenopauzálních žen. Výsledky těchto sledování nejsou jednotné. V jedné srovnávací studii 206 bílých postmenopauzálních žen byla pozorována pozitivní korelace mezi sníženou sérovou hladinou osteoprotegerinu a sníženou hodnotou BMD, stejně tak jako se zvýšenou incidencí obratlových zlomenin (14). V dalších studiích bylo zjištěno, že u postmenopauzálních žen s osteoporózou při léčbě bisfosfonáty dochází při měřeních po 6 a 12 měsících k pozitivní korelaci mezi sérovou hladinou OPG a BMD. Tento nárůst je přisuzován zvýšené sekreci OPG osteoblasty po léčbě bisfosfonáty (15). Stejně tak zvyšuje hladinu sérového OPG podání raloxifenu u žen s nízkou BMD (16).

Estrogeny a androgeny suprimují diferenciaci osteoklastů indukovanou RANKL downregulací JNK-c-Jun, a zároveň kontrolují produkci OPG. Podávání OPG snižuje počet osteoklastů a kostní ztrátu po ovarectomii u krys. Estrogeny také regulují délku přežití osteoklastů.

Dá se shrnout, že všechny faktory mající pozitivní či negativní vliv na kostní osteoklastickou resorpci pozitivně či negativně ovlivňují RANKL a OPG mRNA.

Před několika lety byl objeven transkripční faktor NFATc1 (nukleární faktor aktivovaných T buněk) jako faktor indukovaný RANKL ale nikoli   Il-1 v průběhu diferenciace osteoklastů. Exprese NFATc1 závisí na NF-kappaB a C-Fos cestě. Exprese NFATc1 vede k diferenciaci osteoklastů. NFAT rodina transkripčních faktorů vyžaduje pro svou aktivaci a nukleární translokaci CA2+/kalmodulin závislou Ser/Thr fosfatázu calcineurin (57-59).

Zatímco faktory chránící před ztrátou kostní hmoty vedou k nárůstu OPG, faktory indukující osteoporózu jako např. glukokortikoidy snižují hladinu OPG. U dexametazonu bylo potvrzeno snížení exprese mRNA pro OPG u osteoblastických buněk (10).

OPG a RANKL mají zásadní úlohu v propojení funkce osteoblastů a osteoklastů. Stávají se tak cílem možného farmakologického ovlivnění kostní resorpce.

Zatímco osteoporóza je charakterizována zvýšeným rizikem fraktur při sníženém množství kostní hmoty a poruše mikroarchitektury kosti, revmatoidní artritida je charakterizována chronickým zánětem synoviální tkáně kloubů, který vyústí v destrukci chrupavky i kosti, částečně zapříčiněné zvýšenou osteoklastogenezí. V reakci in vitro v kulturách synoviálních fibroblastů u revmatoidní artritidy a mononukleárních buněk periferní krve dochází k formaci osteoklastům podobných buněk (11). V souladu s pozorováním in vitro, byly výsledky studií provedených in vivo, které také prokázaly spojení mezi OPG, osteoporózou, revmatoidní artritidou, ale také zánětlivým střevním onemocněním, které také může být spojeno s kostní ztrátou. OPG může zabránit úbytku kostní hmoty a akumulaci osteoklastů, stejně tak jako ochránit chrupavku. U TNF alfa indukované artritidy brání OPG vzniku kostních erozí a snad také destrukci kloubů spojené s artritidou. I když OPG není schopen ovlivnit zánětlivou aktivitu onemocnění, je schopen zabránit vzniku erozí a destrukci kloubu. Efekt OPG je tedy spojen s regulací kostního obratu (12).

Zajímavé je, že u pacientů s revmatoidní artritidou byly nalezeny zvýšené hladiny OPG oproti zdravým kontrolám. Tento jev může být připisován kompenzatornímu zvýšení OPG spíše než jeho kauzální úloze v chorobném procesu (18). Při analýze synoviální tkáně pacientů s revmatoidní artritidou bylo zjištěno zvýšení hladiny OPG po podání anti TNF léčby, což podporuje ohranný vliv OPG. Více informací než měření izolovaně sérové hladiny OPG nám poskytuje sledování poměru OPG a RANKL (19).

Osteoimunologie

RANKL-RANK stimulace je nepostradatelná pro indukci osteoklastogeneze, ostatní signální dráhy mohou jen pozitivně či negativně tuto signalizaci ovlivnit.

RANKL je exprimován na aktivovaných T buňkách, ale T buňky zároveň secernují faktor, který negativně ovlivňuje RANK signalizaci. Mezi tyto faktory patří IFN-gamma, který akceleruje degradaci TRAF6 cestou ubiquitin-proteasomu, což vede k silné inhibici RANKL indukované NF-kappaB a JNK aktivace. RANKL také indukuje produkci IFN-beta v osteoklastických prekurzorových buňkách, IFN-beta je inhibitorem diferenciace osteoklastů cestou interference s RANKL indukovanou expresí c-Fos (60, 61).

Genotyp Rankl-/- a Rank-/- vede k fenotypu s kompletní absencí lymfatických uzlin 9–11. I další členové TNF rodiny mají vliv na vývoj a uspořádání sekundární lymfatické tkáně. Jejich nepřítomnost může vyvolat poruchu či chybění lymfatických uzlin, Peyerových plaků, dendritických buněk, změnu architektury sleziny. RANKL-RANK signalizace kontroluje formaci lymfatických uzlin u lidí. K rozvoji lymfatických uzlin je třeba několika odlišných buněčných typů, jako jsou fibroblasty, makrofágy, retikulární buňky a endoteliální buňky. Primordiální lymfatické uzliny jsou poté osídleny T a B buňkami a buňkami, které se vyvíjejí do NK buněk, antigen prezentujícími buňkami a folikulárními buňkami. RANKL a RANK exprimující buňky se vyskytují ve zralých lymfatických uzlinách, v jejich kortikální části. RANKL a RANK jsou dále exprimovány ve slezině a Peyerových plátech. RANKL se účastní regulace vývoje lymfatických uzlin kontrolou jejich buněčné kolonizace (64–72).

Dendritické buňky jsou specializované na vazbu a zpracování antigenu. Ve většině tkání se vyskytují v nezralé formě, neschopné stimulovat T buňky. Kontakt s antigenem vede k jejich maturaci jako odpověď na zánětlivý stimul. Zralé dendritické buňky s antigenem putují do T buněčných zón sekundárních lymfatických orgánů a prezentují antigen antigen-specifickým T buňkám. T buněčné oblasti sekundárních lymfatických orgánů představují mikroprostředí umožňující interakci mezi dendritickými buňkami, T buňkami a B buňkami iniciujícími adaptivní imunitní reakci. RANKL není exprimován na klidových CD 4+ nebo CD 8+ T buňkách, ale 4 hod po stimulaci anti -CD3/CD 28, je povrchový RANKL detekovatelný na CD4+ T buňkách s vrcholem za 48 hod, který trvá až 96 hod. Exprese RANKL na CD8+ T buňkách podléhá obdobné kinetice po stimulaci, ale v množství nižším než na CD4+ T buňkách. Povrchová exprese RANK je přítomna na všech dendritických buňkách. Interakce mezi RANKL na aktivovaných T buňkách a RANK na dendritických buňkách má vliv na přežívání dendritických buněk. RANKL zvyšuje antigen-specifickou primární T buněčnou odpověď. RANKL může indukovat v dendritických buňkách tvorbu mnoha cytokinů jako je Il-1, Il-6, Il-12, Il-15. Signalizace RANKL-RANK z T buněk na DC nemá vliv na expresi povrchových molekul MHC třídy II, CD 80, CD 86, CD 54. Zdá se, že RANKL má roli v odpovědi paměťových T buněk (73–76).

OPG je také možno identifikovat na povrchu DC buněk, kde váže molekulu z rodiny TNF TRAIL, která je produkována aktivovanými T buňkami, a která je zodpovědná za apoptózu DC buněk. Zdá se, že rovnováha mezi RANKL a TRAIL, které jsou oba produkovány aktivovanými T buňkami, mají vliv na přežívání DC buněk a OPG může modifikovat tento stav. Zdá se, že RANKL, RANK, OPG mají vliv na některé funkce lymfocytů a DC buněk, nemají však nezastupitelnou roli pro funkci těchto buněk, která by nemohla být zastoupena jinými molekulami.

Také další cytokiny regulují osteoklastogenezi. Il4 ruší osteoklastogenezi, zatímco členové TGF rodiny umocňují RANKL indukovanou osteoklastogenezi. M-CSF je klíčový pro proliferaci a přežití osteoklastických prekurzorových buněk, stejně tak jako pro makrofágy. M-CSF zprostředkuje RANKL indukovanou přeměnu prekurzorových buněk do osteoklastické řady (62, 63).

TNF alfa hojně se vyskytující v místech zánětlivých kostních erozí je velmi silným akcelerátorem osteoklastogeneze. Dokáže zvýšit expresi RANK na prekurzorových buňkách, z toho vyplývá synergie signalizace RANKL-RANK a TNF alpha-TNFR.

Kostní remodelace, ztráta kosti jsou kontrolovány osou RANKL-RANK-OPG. RANKL je také produkován T buňkami po antigenním stimulu. Tyto T buňky se mohou podílet také na vývoji a aktivaci osteoklastů. V buněčné kultuře prekurzorových hematopoetických buněk kostní dřeně bylo zjištěno, že aktivované CD4+ T buňky mohou indukovat osteoklastogenezi, která může být blokována přidáním OPG a není závislá na cytokinech produkovaných T buňkami, jako jsou Il-1 a TNFalpha, které také mohou zvyšovat RANKL. Imunitní buňky se tedy účastní kostního metabolismu jak ve zdraví, tak v přítomnosti zánětlivých nebo autoimunitních onemocnění jako je revmatoidní atritida (84).

Exprese RANKL a OPG je ovlivněna sexuálními hormony. Z toho mohou vyplývat rozdíly v imunitních reakcích obou pohlaví a autoimunitních onemocněních s preferencí jednoho pohlaví jako je revmatoidní artritida u žen (77, 78).

Klíčovou úlohu v regulaci RANKL/OPG hraje parathormon PTH. PTH indukuje přechodný nárůst exprese RANKL v osteoblastech, ale je schopen indukovat jak katabolický, tak anabolický proces, což závisí na způsobu podání: intermitentní oproti kontinuálnímu. Tyto dva způsoby vedou k odlišné expresi RANKLu osteoblasty (183, 184).

Poslední studie prokázaly vliv RANKL-RANK na rozvoj AIRE+ epiteliálních buněk thymu. AIRE (autoimunitní regulátor), transkripční faktor. Mutace AIRE vede k rozvoji multiorgánové autoimunitní reakce. RANK signalizace má tedy jednu z klíčových úloh v regulaci centrální tolerance (79, 80).

Revmatoidní artritida RA je chronické auto­imunitní onemocnění, které postihuje 1–2 % populace. Jde o chronický zánět synoviálních kloubů, progresivní destrukci chrupavky a kosti, pro pacienta představuje trvalé kruté bolesti, toto onemocnění vede k invalidizaci, zhoršení kvality života a zkrácení jeho délky (85–88). Zdá se, že RANKL hraje klíčovou úlohu při vzniku erozí u pacientů s RA. T buňky v prostředí kloubního zánětu produkují velká množství prozánětlivých cytokinů, přesto inhibice RANKL cestou OPG nemá žádný vliv na tíži zánětlivé reakce. OPG pouze brání kostní ztrátě kortikální i trámčité, a vzniku erozí v postižených kloubech. Velmi důležitým momentem je destrukce chrupavčitých struktur, která vede ke kolapsu chrupavky. Není zcela jasné, zdali destrukce chrupavky probíhá nezávisle na kostní ztrátě, anebo jestli je destrukce subchondrální kosti nepřímo podmíněna zničením chrupavky. OPG může chrupavku před erozemi ochránit. RANKL-RANK jsou exprimovány na chondrocytech a přímo se účastní růstu a homeostázy chrupavky. Inhibice RANKL OPG může předejít destrukci chrupavky, kritickému a nevratnému momentu v patogenezi artritidy. Exprese RANKL je přítomna u zánětlivých buněk izolovaných ze synoviální tekutiny pacientů s RA a JIA, také pacientů s artrózou, zatímco OPG nebyl přítomen. Exprese RANKLu je také zvýšena u synoviálních fibroblastů ze zánětem postižených kloubů, které tak mohou indukovat osteoklastogenezi. RANKL signalizace z T buněk a synoviocytů je hlavním mediátorem destrukce kosti u artritidy lidí. Inhibice RANKL u pacientů s revmatoidní artritidou nemá žádný efekt na samotný zánětlivý děj, ale brání kostní ztrátě a vzniku erozí. Tato zjištění zároveň vysvětlují kostní ztrátu u mnoha dalších onemocnění s chronickou aktivací imunitního systému, jako je leukemie, chronické infekce včetně hepatitidy C, HIV, autoimunitní choroby jako je diabetes mellitus, lupus erytematodes, alergie, astma, kostní metastázy. Kostní postižení může samo o sobě způsobit ireverzibilní změny, invaliditu, výrazné snížení kvality života a obrovské ekonomické náklady pro celou společnost. Inhibicí RANKL nelze u všech těchto onemocnění zasáhnout do progrese samotného onemocnění, ale výrazně zlepšit kvalitu života nemocných. Logicky přichází otázka: proč T buňky v našem těle, které jsou neustále aktivovány různými antigeny nepůsobí kostní ztrátu? Mechanismem, který může působit proti RANKL mediované resorpci indukované aktivovanými T lymfocyty je upregulace interferonu gamma v určitých subsetech T buněk. INF gamma blokuje RANKL indukovanou osteoklastogenezi cestou degradace TRAF 6. Dále T buňky uvolňují Il 12, který synergicky s Il 18 inhibuje formaci osteoklastů, dalším cytokinem s obdobným účinkem na osteoklastogenezi je Il-4. Určitá podskupina CD4+ T pomahačských buněk, konkrétně Th 17, které produkují Il-17, jsou zodpovědné za mnoho autoimunitních zánětlivých reakcí. Il-17 je potentní induktor exprese RANKL a vyskytuje se v synoviální tekutině pacientů s RA. Th17 jsou klíčovými mediátory kostní destrukce u pacientů s RA: Tyto buňky stimulují lokální zánět cestou Il-17, expresí RANKL a indukcí exprese RANKL na osteoblastech a synoviálních fibroblastech, celkově tedy podporují vznik kostních erozí. Tento efekt Th17 je vyrovnáván působením Th1 a Th2 buněk, prostřednictvím jimi produkovaných INF.gamma a Il4. Tzn., že snaha ovlivnit Th 17 může být důležitý krok v prevenci vzniku kostních erozí asociovaných s kostní destrukcí aktivovanou T buňkami u RA (89–102).

Inhibice RANKL brání vzniku erozí chrupavky a kosti bez vlivu na zánětlivou aktivitu artritidy u krys
Obr. 4. Inhibice RANKL brání vzniku erozí chrupavky a kosti bez vlivu na zánětlivou aktivitu artritidy u krys

Inhibice RANKL nesnižuje lokální nebo systémové zánětlivé parametry u krys s artritidou.
Obr. 5. Inhibice RANKL nesnižuje lokální nebo systémové zánětlivé parametry u krys s artritidou.

Exprese RANKL v kůži má vliv na počet regulatorních T buněk (Tregs). Tregs udržují imunologickou autotoleranci a tlumí excesivní reakci vůči vlastním antigenům u autoimunitních reakcí nebo alergií. Kůže je zdrojem vitaminu D3, což je klíčový spouštěč exprese RANKL v průběhu osteo­klastogeneze. RANKL je exprimován i v kožních keratinocytech, kde jeho množství výrazně narůstá po UV ozáření. UV záření prostřednictvím upregulace RANKL v keratinocytech vede k aktivaci exprese RANK lymfatickými buňkami cestou RANKL-RANK interakce. RANKL aktivuje lymfatické buňky, preferenčně Tregs, což vede k supresi imunitní reakce v kůži i jiných tkáních (81–83).

Faktory modulující expresi RANK / RANKL
Obr. 6. Faktory modulující expresi RANK / RANKL

Denosumab

Teprve krátkou dobu máme možnost používat v léčbě osteoporózy nový preparát, který cíleně zasahuje do procesu kostní remodelace, a to ve smyslu útlumu resorpce kosti. Jeho použití je tedy nejefektivnější v případě vystupňované resorpce kosti, která není následována adekvátně zvýšenou novotvorbou. Je to zejména případ postmenopauzální osteoporózy a případ mužů léčených androgen deprivační terapií pro nemetastazující karcinom prostaty, která u těchto mužů vyvolává prudký nárůst kostní resorpce, vedoucí k rychlé a výrazné ztrátě kostní hmoty, vedoucí k nárůstu rizika zlomenin. Nový preparát denosumab je plně humánní monoklonální IgG2 protilátka proti RANKLu. Tento lék je prvním reprezentantem biologického léku v oblasti léčby osteoporózy, neboť je to protilátka proti členu superrodiny TNF alfa ligandů a receptorů. Po navázání Denosumabu na RANKL v metabolicky aktivních oblastech kostních povrchů dochází k inhibici diferenciace a aktivace osteoklastů, tedy k inhibici osteoresorpce, což má za následek snížení abnormálně zvýšené resorpce, snížení úbytku kostní hmoty a s ním spojeného nárůstu rizika nových zlomenin.

Účinek denosumabu byl prokázán v mnoha klinických studiích. Nejprve byl denosumab jednorázově aplikován 49 postmenopauzálním zdravým ženám. Toto podání vedlo k rychlému a hlubokému, na dávce závislému poklesu kostní resorpce. Tento efekt přetrvával téměř 6 měsíců. Pokles novotvorby nastal přibližně po měsíci od podání léku.

V další klinické studii byl denosumab podáván 412 postmenopauzálním ženám se sníženou hodnotou denzity kostního minerálu (T-skóre bederní páteře -1,8 až -4,0 SD, T-skóre total hip -1,8 až -3,5 SD). Tato studie byla randomizovaná, multicentrická, placebem kontrolovaná, s větví srovnání oproti aktivnímu komparátoru. Randomizace proběhla do několika dávkovacích režimů: jedenkrát za 3 měsíce byla podávána dávka 6 mg, 14 mg + mg; a 30 mg; jedenkrát za 6 měsíců byla podána dávka 14mg, 60 mg, 100 mg, 210 mg. Aktivním komparátorem v jedné větvi byl alendronát podávaný jedenkrát týdně perorálně v dávce 70 mg. Po roce léčby došlo u žen léčených denosumabem k nárůstu hodnot BMD (denzita kostního minerálu, bone mineral density) v oblasti bederní páteře o 3,0–6,7 %, v oblasti proximálního femuru o 1,9–3,6 %. U žen v alendronátové větvi došlo k nárůstu hodnot BMD v oblasti bederní páteře o 4,6 %, v oblasti proximálního femuru o 2,1 %. V placebové větvi došlo k poklesu hodnot BMD ve všech měřených lokalitách. Markery kostní resorpce klesly na minimum po 3 dnech od aplikace denosumabu a přetrvání tohoto účinku bylo na dávce závislé. I po extenzi této studie na 24 měsíců byly shledány obdobné výsledky. V dalším prodloužení této studie došlo k přerušení a znovuzavedení léčby Denosumabem u stejně definované skupiny postmenopauzálních žen. Ženy, které byly v předchozím průběhu studie léčené denosumabem v dvouleté extenzi dostaly subkutánně podaný Denosumab v dávce 60 mg jedenkrát za 6 měsíců, nebo jim byla léčba na 12 měsíců přerušena a následně na 12 měsíců znovuzavedena, nebo jim již léčba denosumabem nebyla podána. V nárůstu BMD profitovaly nejvíce ženy na kontinuální čtyřleté léčbě denosumabem, kdy nárůst BMD v oblasti bederní páteře byl 9,4–11,8%, v oblasti proximálního femuru 4,0–6,1 %. U pacientek, u kterých byla léčba definitivně ukončena došlo k poklesu hodnot BMD v oblasti bederní páteře o 6,6%, v oblasti proximálního femuru o 5,3%, a to již v průběhu prvních 12 měsíců od přerušení léčby. Znovuzahájení léčby pak vedlo k opětovnému nárůstu hodnot BMD oproti vstupním hodnotám. Markery kostní resorpce při přerušení léčby jevily tendenci k návratu k původním vstupním hodnotám, při opětovném zahájení léčby došlo opět k jejich supresi (103–107).

Pilotní zlomeninovou studií, která byla provedena s denosumabem byla studie FREEDOM (Fracture REduction Evaluation of Denosumab in Osteoporosis every 6 Moths). Další studií byla studie STAND (Study of Transitioning fron AleNdronate to Denosumab). V průběhu obou těchto studií byly provedeny kostní biopsie z lopaty kosti kyčelní. Ve studii FREEDOM byly vzorky odebrány po dvou nebo třech letech trvání léčby, ve studii STAND po 12 měsících léčby. Histomorfometrickou analýzou odebraných vzorků byla prokázána zcela normální mikroarchitektura trabekulární i kortikální kosti u pacientek léčených denosumabem. Byl prokázán signifikantní pokles resorpce i formace kosti oproti placebové větvi i oproti skupině léčené alendronátem (108, 109).

Vývoj humánní monoklonální protilátky proti RANKLu, denosumabu, představuje nový, vysoceúčinný přístup v prevenci fragilních osteoporotických fraktur, skeletálních komplikací malignit a kostních erozí u revmatoidní artritidy. RANKL je kromě osteoblastů, hojně produkován aktivovanými T buňkami a synoviocyty u RA, zatímco receptor RANK je také exprimován monocyto/makrofágy a dendritickými buňkami. V preklinických a klinických studiích s pacienty s RA, kteří mají určitý stupeň imunosuprese, RANKL inhibitory nemají signifikantní vliv na zánětlivý proces. V klinických studiích byla četnost infekcí, zhoubných onemocnění a úmrtí obdobná pro skupinu léčenou denosumabem a skupinu placebovou. Blokáda RANKL/RANK signalizace nevede k imunitní dysfunkci. Inhibice RANKLu nemá vliv na průběh zánětlivé reakce mediované T buňkami u RA.

Závěr

Chronická onemocnění spojená s postižením kostí, jako jsou revmatoidní artritida a osteoporóza postihují miliony lidí a představují obrovské ekonomické náklady na zdravotní a sociální péči. Je proto nutné přizpůsobit diagnostické a terapeu­tické procesy novým klinickým výsledkům. Díky výsledkům výzkumu v posledních letech se strategie léčby těchto onemocnění zaměřila směrem k třem molekulám z rodiny tumor necrosis factor TNF, kterými jsou receptor aktivátor NF-kapaB (RANK), jeho ligand RANKL a kompetitivní receptor pro RANKL, osteoprotegerin (OPG). Výzkum potvrdil centální roli těchto molekul v procesu diferenciace, funkce a přežívání osteoklastů. RANK-RANKL signální cesta nemá význam jen pro činnost osteoklastů, ale ovlivňuje mnoho dalších dějů. Má vliv na homeostázu kosti, je nezastupitelná v procesu formace lymfatických uzlin, mikroprostředí thymu, pro rozvoj prsní žlázy v průběhu gravidity. Zároveň je tato signální cesta ovlivňována mnoha dalšími faktory jak v prostředí kosti, tak systémově prostřednictvím různých působků a cytokinů. Ovlivnění signální cesty RANK-RANKL se zdá být slibné z hlediska možnosti léčby kostní ztráty u artritidy, kostních metastáz, osteoporózy a dalších (20). Z posledních výzkumů vyplývá, že i imunitní buňky mohou zasahovat do metabolismu kosti.

Objevení RANKL, jeho receptoru RANK, kompetitivního receptoru OPG jako klíčových regulátorů vývoje osteoklastů, jejich aktivace a zrání dalo příležitost k vývoji nových účinných léků. RANKL je produkován aktivovanými T buňkami, které tak mohou přímo indukovat osteoklastogenezi. Z těchto zjištění také vyplynulo částečné pochopení kostní ztráty asociované s onemocněními zahrnujícími imunitní systém.

MUDr. O. Růžičková

Revmatologický ústav

Na Slupi 4

128 50 Praha 2


Zdroje

1. Kanis JA, Burles N, Cooper C, et al. European Guyance for the diagnosis and management of osteoporosis in postmenopausal women. Osteoporos Int 2008 Apr; 19(4):399-428.

2. Boyle WJ, Simonet WS, Lacey DL: Osteoclast differentiation and activation. Nature 2003; 423:337-341.

3. Hofbauer LC, Schoppet M: Clinical implications of the osteoprotegerin/RANKL/RANK systém for bone and vascular diseases. JAMA 2004;292:490-495.

4. Hsu H, Lacey DL, Dunstan CR, et al. Tumor necrosis factor receptor family member RANK mediates osteoclasts differentiation and activation induced by osteoprotegerin ligand. Proc Natl Acad Sci USA 1999;96:3540-3545.

5. Reid P., Holen I. Pathophysiological role sof osteoprotegerin (OPG)European Journal of Cell Biology. 2009; 88: 1-17.

6. Simonet WS, Lacey DL, Dunstan CR, et al. Osteoprotegerin: a novel secreted protein invelved in the regulativ of bone density. Cell 1997; 89: 309-319.

7. Tsuda E.,GOTO M., Mochizuki S., et al. Isolation of novel cytosine from human fibroblasts that specifically inhibic osteoclastogenesis. Biochem. Biophys. Res.Commun. 1997; 234: 137-143.

8. Viereck V., Grundker C., Blaschke S., et al. Raloxifene concurrently stimulans osteoprotegerin and inhibic interleukin 6 production by human trabecular osteoblasts. J Clin Endorinol Metab 2003; 88: 4206- 4213.

9. Viereck V., Emons G., Lauck V., et al. Bisphosphonates pamidronate and zoledronic acid stimulate osteoprotegerin production by primary human osteoblasts. Biochem Biophys Res Commun 2002; 291: 680-686.

10. Hofbauer LC., Gori F., Riggs BL., et al. Stimulation of osteoprotegerin ligand and inhibition of osteoprotegerin production by glucocorticoids in human osteoblastic lineage cells: potential parafine mechanisms of glucocorticoids-induced osteoporosis. Endocrinology 1999; 140: 4382-4389.

11. Takayanagi H., Iizuka H., Juji T., et al. Involment of receptor activator of nuclear factor kappa B ligand/osteoclast differentiation factor in osteoclastogenesis from synoviocytes in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2000; 43:259-269.

12. Schett G., Middleton S., Bolon B., et al. Additive bone protective effect of anabolic treatment hen used in conjuction with RANKL and tumor necrosis factor inhibition in two rat arthritis models. Arthritis Rheum. 2005; 52: 1604 – 1611.

13. Whyte MP. Pagets disease of bone and genetic disorders of RANKL/OPG/RANK/NF- kappaB signaling. Ann NY Acad Sci. 2006; 1068: 143-164.

14. Mezquita-Raya P., de la Higuera M., Garcia DF., et al. The contribution of serum osteoprotegerin to bene mass and vertebral fractures in postmenopausal women. Osteoporosis Int 2005; 16: 1368-1374.

15. Dobnig H., Hofbauer LC., Viereck V., et al. Changes in the RANK ligand/osteoprotegerin systém are correlated to ganges in bone mineral density in bisphosphonate-traeted osteoporotic pacients. Osteoporosis Int 2006;17: 693-703.

16. Messalli EM., Mainini G., Scaffa C., et al. Raloxifene therapy interacts with serum osteoprotegerin in postmenopausal women. Maturitas 2007;56: 38-44.

17. Martini G., Gennari L., Merlotti D., et al. Serum OPG and RANKL levels efore and after intravenous bisphosphonate treatment in Pagets disease of bone. Bone 2007; 40: 457-463.

18. Feuerherm AJ., Borset M.,Seidel C., et al.Elevated levels of osteoprotegerin ( OPG) and hepatocyte growth factor (HGF) in rheumatoid arthritis. Scand J Rheumatol. 2001; 30:229-234.

19. Geusens PP., Landewe RB., Garnero P., et al. The ratio of circulating osteoprotegerin to RANKL in early rheumatoid arthritis predicts later joint destruction. Arthritis Rheum. 2006;54: 1772-1777.

20. Leibbrandt A., Penninger JM. RANK/RANKL:Regulators of Immune Responses and Bone Physiology. Ann.N.Y. Acad.Sci.2008;1143:123-150.

21. Anderson, D.M. et al. 1997. A homologue of the TNF receptor and its ligand enhance T-cell growthand dendritic-cell function. Nature 390: 175–179.

22. Wong, B.R. et al. 1997. TRANCE is a novel ligand of the tumor necrosis factor receptor family that activates c-Jun N-terminal kinase in T cells. J. Biol.Chem. 272: 25190 –25194.

23. Lacey, D.L. et al. 1998. Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulates osteoclast differentiation and activation. Cell 93: 165–176.

24. Yasuda, H. et al. 1998. Osteoclast differentiation factor is a ligand for osteoprotegerin/osteoclastogenesis-inhibitory factor and is identical to TRANCE/RANKL. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 3597–3602.

25. Wong, B.R. et al. 1997. TRANCE (tumor necrosis factor [TNF]-related activation-induced cytokine), a new TNF family member predominantly expressed in T cells, is a dendritic cell-specific survival factor. J. Exp. Med. 186: 2075–2080.

26. Kartsogiannis, V. et al. 1999. Localization of RANKL (receptor activator of NF kappa B ligand) mRNA and protein in skeletal and extraskeletal tissues. Bone 25: 525–534.

27. Fata, J.E. et al. 2000. The osteoclast differentiation factor osteoprotegerin-ligand is essential for mammary gland development. Cell 103: 41–50.

28. Loser, K. et al. 2006. Epidermal RANKL controls regulatoryT-cell numbers via activation of dendritic cells. Nat. Med. 12: 1372–1379.

29. Schlondorff, J., L. Lum & C.P. Blobel. 2001. Biochemical and pharmacological criteria define two shedding activities for TRANCE/OPGL that are distinct from the tumor necrosis factor alpha convertase. J. Biol. Chem. 276: 14665–14674.

30. Chesneau, V. et al. 2003. Catalytic properties of ADAM19. J. Biol. Chem. 278: 22331–22340.

31. Lynch, C.C. et al. 2005. MMP-7 promotes prostate cancer-induced osteolysis via the solubilization of RANKL. Can. Cell 7: 485–496.

32. Fata, J.E. et al. 2000. The osteoclast differentiation factor osteoprotegerin-ligand is essential for mammary gland development. Cell 103: 41–50.

33. Nakagawa, N. et al. 1998. RANK is the essential signaling receptor for osteoclast differentiation factor in

34. Williamson, E., J.M. Bilsborough & J.L. Viney. 2002. Regulation of mucosal dendritic cell fiction by receptor activator of NF-kappa B (RANK)/RANK ligand interactions: impact on tolerance induction. J. Immunol. 169: 3606–3612.

35. Gonzalez-Suarez, E. et al. 2007. RANK overexpression in transgenic mice with mouse mammary tumor virus promoter-controlled RANK increases proliferation and impairs alveolar differentiation in the mammary epithelia and disrupts lumen formativ in cultured epithelial acini. Mol. Cell Biol. 27: 1442–1454.

36. Simonet, W.S. et al. 1997. Osteoprotegerin: a novel secreted protein involved in the regulation of bone density. Cell 89: 309–319.

37. Theill, L.E., W.J. Boyle & J.M. Penninger. 2002. RANK-L and RANK: T cells, bone loss, and mammalian evolution. Annu. Rev. Immunol. 20: 795–823.

38. Kong, Y.Y. et al. 1999. OPGL is a key regulator of osteo­clastogenesis, lymphocyte development and lymph-node organogenesis. Nature 397: 315–323.

39. Li, J. et al. 2000. RANK is the intrinsic hematopoietic cell surface receptor that controls osteoclastogenesis and regulation of bone mass and kalcium metabolism. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 1566– 1571.

40. Bucay, N. et al. 1998. Osteoprotegerin-deficient mice develop early onset osteoporosis and arterial calcification. Genes. Dev. 12: 1260–1268.

41. Mizuno, A. et al. 1998. Severe osteoporosis in mice lacking osteoclastogenesis inhibitory factor/ osteoprotegerin. Biochem. Biophys. Res. Commun. 247: 610–615.

42. Hughes, A.E. et al. 2000. Mutations in TNFRSF11A, affecting the signal peptide of RANK, cause familial expansile osteolysis. Nat. Genet. 24: 45–48.

43. Whyte, M.P. et al. 2000. Expansile skeletal hyperphosphatasia: a new familial metabolic bone disease. J. Bone. Miner. Res. 15: 2330–2344.

44. Whyte, M.P. & A.E. Hughes. 2002. Expansile skeletal hyperphosphatasia is caused by a 15-base pair tandem duplication in TNFRSF11A encoding RANK and is allelic to familial expansile osteolysis. J. Bone. Miner. Res. 17: 26–29.

45. Cundy, T. et al. 2002. A mutation in the gene TNFRSF11B encoding osteoprotegerin causes an idiopathic hyperphosphatasia phenotype. Hum. Mol. Genet. 11: 2119–2127.

46. Chong, B. et al. 2003. Idiopathic hyperphosphatasia and TNFRSF11B mutations: relationships between phenotype and genotype. J. Bone. Miner. Res. 18:2095–2104.

47. Darnay, B.G. et al. 1998. Characterization of the intracellular domain of receptor activator of NFkappaB (RANK). Interaction with tumor necrosis factor receptor-associated factors and activation of NF-kappab and c-Jun N-terminal kinase. J. Biol. Chem. 273: 20551–20555.

48. Wong, B.R. et al. 1998. The TRAF family of signal transducers mediates NF-kappaB activation by the TRANCE receptor. J. Biol. Chem. 273: 28355–28359.

49. Wong, B.R., R. Josien & Y. Choi. 1999. TRANCE is a TNF family member that regulates dendritic cell and osteoclast function. J. Leukoc. Biol. 65: 715–724.

50. Galibert, L. et al. 1998. The involvement ofmultiple tumor necrosis factor receptor (TNFR)-associated factors in the signaling mechanisms of receptor activator of NF-kappaB, a member of the TNFR superfamily. J. Biol. Chem. 273: 34120–34127.

51. Lee, Z.H. et al. 2000. Activation of c-Jun N-terminal kinase and activator protein 1 by receptor activator of nuclear factor kappa B. Mol. Pharmacol. 58: 1536–1545.

52. Ruocco, M.G. et al. 2005. I{kappa}B kinase (IKK){beta}, but not IKK{alpha}, is a critical mediator of osteoclast survival and is required for inflammation-induced bone loss. J. Exp. Med. 201: 1677–1687.

53. David, J.P. et al. 2002. JNK1 modulates osteoclastogenesis through both c-Jun phosphorylationdependent and -independent mechanisms. J. Cell Sci. 115: 4317–4325.

54. Wagner, E.F. 2002. Functions of AP1 (Fos/Jun) in bone development. Ann. Rheum. Dis. 61(Suppl 2): ii40–ii42.

55. Yamamoto, A. et al. 2002. Possible involvement of IkappaB kinase 2 and MKK7 in osteoclastogenesis induced by receptor activator of nuclear factor kappaB ligand. J. Bone. Miner. Res. 17: 612–621.

56. Kenner, L. et al. 2004. Mice lacking JunB are osteopenic due to cell-autonomous osteoblast and osteoclast defects. J. Cell Biol. 164: 613–623.

57. Takayanagi, H. et al. 2002. Induction and activation of the transcription factor NFATc1 (NFAT2) integrate RANKL signaling in terminal differentiation of osteoclasts. Dev. Cell. 3: 889–901.

58. Takayanagi, H. 2007. Osteoimmunology: Sharp mechanisms and crosstalk between the immune and bone systems. Nat. Rev. Immunol. 7: 292–304.

59. Mao, D. et al. 2006. PLCgamma2 regulates osteoclastogenesis via its interaction with ITAM proteins and GAB2. J. Clin. Invest. 116: 2869–2879.

60. Takayanagi, H. et al. 2000. T-cell-mediated regulation of osteoclastogenesis by signalling cross-talk between RANKL and IFN-gamma. Nature 408: 600–605.

61. Takayanagi, H. et al. 2002. RANKLmaintains bone homeostasis through c-Fos-dependent induction of interferon-beta. Nature 416: 744–749.

62. Abu-Amer, Y. 2001. IL-4 abrogates osteoclastogenesis through STAT6-dependent inhibition of NFkappaB. J. Clin. Invest. 107: 1375–1385.

63. Koseki, T. et al. 2002. Role of TGF-beta family in osteoclastogenesis induced by RANKL. Cell Signal. 14: 31–36.

64. Dougall, W.C. et al. 1999. RANK is essential for osteoclast and lymph node development. Genes. Dev. 13: 2412–2424.

65. Kong, Y.Y. et al. 1999. OPGL is a key regulátor of osteoclastogenesis, lymphocyte development and lymph-node organogenesis. Nature 397: 315–323.

66. Li, J. et al. 2000. RANK is the intrinsic hematopoietic cell surface receptor that controls osteoclastogenesis and regulation of bone mass and calcium metabolism. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97: 1566– 1571.

67. Koni, P.A. et al. 1997. Distinct roles in lymphoid organogenesis for lymphotoxins alpha and beta revealed in lymphotoxin beta-deficient mice. Immunity 6: 491–500.

68. Alimzhanov, M.B. et al. 1997. Abnormal development of secondary lymphoid tissues in lymphotoxin beta-deficient mice. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 9302–9307.

69. Sobacchi, C. et al. 2007. Osteoclast-poor human osteopetrosis due to mutations in the gene encoding RANKL. Nat. Genet. 39: 960–962.

70. Fu, Y.X. & D.D. Chaplin. 1999. Development and maturation of secondary lymphoid tissues. Annu. Rev. Immunol. 17: 399–433.

71. Mebius, R.E. 2003. Organogenesis of lymphoid tissues. Nat. Rev. Immunol. 3: 292–303.

72. Kim, D. et al. 2000. Regulation of peripheral lymph node genesis by the tumor necrosis factor family member TRANCE. J. Exp. Med. 192: 1467–1478.

73. Lacey, D.L. et al. 1998. Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulates osteoclast differentiation and activation. Cell 93: 165–176.

74. Yasuda, H. et al. 1998. Osteoclast differentiation factor is a ligand for osteoprotegerin/ osteoclastogenesis-inhibitory factor and is identical to TRANCE/RANKL. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:3597–3602.

75. Josien, R. et al. 2000. TRANCE, a tumor necrosis factor family member, enhances the longevity and adjuvant properties of dendritic cells in vivo. J. Exp. Med. 191: 495–502.

76. Bachmann, M.F. et al. 1999. TRANCE, a tumor necrosis factor family member critical for CD40 ligand-independent T helper cell activation. J. Exp. Med. 189: 1025–1031.

77. Fata, J.E. et al. 2000. The osteoclast differentiation factor osteoprotegerin-ligand is essential for mammary gland development. Cell 103: 41–50.

78. Hofbauer, L.C. et al. 1999. Estrogen stimulates gene expression and protein production of osteoprotegerin in human osteoblastic cells. Endocrinology 140:4367–4370.

79. Starr, T.K., S.C. Jameson & K.A. Hogquist. 2003.Positive and negative selection of T cells. Annu. Rev. Immunol. 21: 139–176.

80. Kyewski, B. & L. Klein. 2006. A central role for central tolerance. Annu. Rev. Immunol. 24: 571–606.

81. Sakaguchi, S. 2005. Naturally arising Foxp3-expressing CD25+CD4+ regulatory T cells in immunological tolerance to self and non-self. Nat. Immunol.6: 345–352.

82. Steinman, R.M., D. Hawiger &M.C. Nussenzweig. 2003.Tolerogenic dendritic cells. Annu. Rev. Immunol. 21: 685–711.

83. Loser, K. et al. 2006. Epidermal RANKL controls regulatoryT-cell numbers via activation of dendritic cells. Nat. Med. 12: 1372–1379.

84. Kong, Y.Y. et al. 1999. Activated T cells regulace bone loss and joint destruction in adjuvant arthritis through osteoprotegerin ligand. Nature 402: 304–309.

85. Feldmann, M., F.M. Brennan & R.N. Maini. 1996. Rheumatoid arthritis. Cell 85: 307–310.

86. Panayi,G.S., J.S. Lanchbury&G.H. Kingsley. 1992.The importance of the T cell in initiating and maintaining the chronic synovitis of rheumatoid arthritis. Arthritis. Rheum. 35: 729–735.

87. Campagnuolo, G., B. Bolon & U. Feige. 2002. Kinetics of bone protection by recombinant osteoprotegerin therapy in Lewis rats with adjuvant arthritis. Arthritis. Rheum. 46: 1926–1936.

88. Bolon, B., G. Campagnuolo & U. Feige. 2002. Duration of bone protection by a single osteoprotegerin injection in rats with adjuvant-induced arthritis. Cell Mol. Life Sci. 59: 1569–1576.

89. Keffer, J. et al. 1991. Transgenic mice expressing human tumour necrosis factor: a predictive genetic model of arthritis. EMBO J. 10: 4025–4031.

90. Mori, H. et al. 2002. RANK ligand, RANK, and OPG expression in type II collagen-induced arthritis mouse. Histochem. Cell Biol. 117: 283–292.

91. Redlich, K. et al. 2002. Tumor necrosis factor alphamediated joint destruction is inhibited by targeting osteoclasts with osteoprotegerin. Arthritis. Rheum. 46:785–792.

92. Romas, E. et al. 2002. Osteoprotegerin reduces osteoclast numbers and prevents bone erosion in collagen-induced arthritis. Am. J. Pathol. 161: 1419–1427.

93. Nakashima, T., T. Wada & J.M. Penninger. 2003. RANKL and RANK as novel therapeutic targets for arthritis. Curr. Opin. Rheumatol. 15: 280–287.

94. Takayanagi, H. et al. 2000. Involvement of receptor activator of nuclear factor kappaB ligand/osteoclast differentiation factor in osteoclastogenesis from synoviocytes in rheumatoid arthritis. Arthritis. Rheum. 43: 259–269.

95. Oliveri, M.B. et al. 1991. Vertebral compression fractures at the onset of acute lymphoblastic leukemia in a child. Henry Ford. Hosp. Med. J. 39:45–48.

96. Stellon, A.J. et al. 1985. Bone loss in autoimmune chronic active hepatitis on maintenance corticosteroid therapy. Gastroenterology 89: 1078–1083.

97. Ebeling, P.R. et al. 1998. Bone mineral density and bone turnover in asthmatics treated with long-term inhaled or oral glucocorticoids. J. Bone. Miner. Res.13: 1283–1289.

98. Mahamed, D.A. et al. 2005. G(-) anaerobes-reactive CD4+ T-cells trigger RANKL-mediated enhanced alveolar bone loss in diabetic NOD mice. Diabetes 54: 1477–1486.

99. Sato, K. et al. 2006. Th17 functions as an osteoclastogenic helper T cell subset that links T cell activation and bone destruction. J. Exp. Med. 203:2673–2682.

100. Harrington, L.E. et al. 2005. Interleukin 17- producing CD4+ effector T cells develop via a lineage distinct fromtheThelper type 1 and 2 lineages. Nat. Immunol. 6: 1123 –1132.

101. Park, H. et al. 2005. A distinct lineage of CD4 T cells regulates tissue inflammation by producing interleukin 17. Nat. Immunol. 6: 1133–1141.

102. Dong, C. 2006. Diversification of T-helper-cell lineages: finding the family root of IL-17-producing cells. Nat. Rev. Immunol. 6: 329–333.

103. McClung MR, Lewiecki EM, Cohen SB, et al. Denosumab in postmenopausal women with low bone mineral density. N Engl J Med 2006; 354: 821-831.

104. Miller PD, Bolognese MA, Lewiecki EM, et al. Effect of Denosumab on bone density and turnover in postmenopausal women with low bone mass after long term continued, discontinued, and restarting of therapy: a randomized, blinded phase 2clinical trial. Bone 2008;43: 222-229.

105. Bone HG, Bolognese MA, Yuen CK, et al. Effect of Denosumab on bone mineral density and bone turnover in postmenopausal women. J Clin Endocrinol Metab 2008; 93:2149-2157.

106. Brown JP, Prince RL, Deal C, et al. Comparison of the effect of Denosumab and Alendronate on BMD and biochemici markers of bone turnover in postmenopausal women with low bone mass: a randomized blinded, phase 3 trial. J Bone Miner Res 2009; 24: 153-161.

107. Lewiecki EM, Miller PD, McClung MR, et al. AMG 162 Bone Loss Studsy Group. Two year treatment with Denosumab ( AMG 162) in randomised phase 2 study of postmenopausal women with low BMD. J Bone Miner Res 2007; 22: 1832- 1841.

108. Kendler DL, Roux C, Benhamou CL, et al. Effect of Denosumab on bone mineral density and bone turnover in postmenopausal women transitioning from alendronate therapy. J Bone Miner Res 2010;25: 72-81.

109. Reid IR, Miller PD, Brown JP, et al. Effect of Denosumab on bone histomorphometry: the FREEDOM and STAND studies. J Bone Miner Res 2010; 25: 2256-2265.

110. Manolagas SC. Birth and death of bone cells: basic regulatory mechanisms and implications for the pathogenesis and treatment of osteoporosis. Endocr Rev. 2000;21: 115-137.

111. Barragan-Adjemian C, Nicolella D, Dusevich V, Dallas MR, Eick JD, Bonewald LF. Mechanism by which MLO-A5 late osteoblasts/early osteocytes mineralize in culture: similarities with mineralization of lamellar bone. Calcif Tissue Int. 2006;79:340-353.

112. Holmbeck K, Bianco P, Pidoux I, et al. The metalloproteinase MT1-MMP is required for normal development and maintenance of osteocyte processes in bone. J Cell Sci. 2005;118:147-156.

113. Wetterwald A, Hoffstetter W, Cecchini MG, et al. Characterization and cloning of the E11 antigen, a marker expressed by rat osteo- blasts and osteocytes. Bone. 1996; 18:125-132.

114. Schulze E, Witt M, Kasper M, Lowik CW, Funk RH. Immunohisto chemical investigations on the differentiation marker protein E11 in rat calvaria, calvaria cell culture and the osteoblastic cell line ROS 17/ 2.8. Histochem Cell Biol. 1999;111:61-69.

115. Zhang K, Barragan-Adjemian C, Ye L, et al. E11/gp38 selective expression in osteocytes: regulation by mechanical strain and role in dendrite elongation. Mol Cell Biol. 2006;26:4539-4552.

116. Guo D, Zhao H, Mishina Y, Feng J, Harris S, Bonewald L. Mice with Targeted Deletion of E11/gp38 in Late Osteoblasts Have Reduced Canaliculi per Osteocyte Which May Be Responsible for The Enhanced Trabecular Bone Volume. FR0268. J Bone Min Res. 2009;S126.

117. Tanaka-Kamioka K, Kamioka H, Ris H, Lim SS. Osteocyte shape is dependent on actin filaments and osteocyte processes are unique actin-rich projections. J Bone Miner Res. 1998;13:1555-1568.

118. Kamioka H, Sugawara Y, HonjoT, YamashiroT.Takano-YamamotoT. Terminal differentiation of osteoblasts to osteocytes is accompanied by dramatic changes in the distribution of actin-binding proteins. J Bone Miner Res. 2004;19:471-478.

119. Verborgt O, Tatton NA, Majeska FU, Schaffler MB. Spatial distribution of Bax and Bcl-2 in osteocytes after bone fatigue: complementary roles in bone remodeling regulation? J Bone Miner Res. 2002;17: 907-914.

120. Kogianni G, Mann V, Noble BS. Apoptotic bodies convey activity capable of initiating osteoclastogenesls and localized bone destruction. J Bone Miner Res. 2008;23:915-927.

121. Weinstein RS, Nicholas RW, Manolagas SC. Apoptosis of osteocytes in glucocorticoid-induced osteonecrosis of the hip. J Clin Endocrinol Metab. 2000;85:2907-2912

122. Bonewald L. Osteocytes. In: Marcus DF R, Nelson D, Rosen C, eds. Osteoporosis, 3rd ed. vol. 1. Elsevier, 2007:169-190.

123. Kitase Y, Barragan L, Jiang JX, Johnson ML, Bonewald LF. Mechanical induction of PGE2 in osteocytes blocks glucocorticoid-induced apoptosis through both the |3-catenin and PKA pathways. J Bone Miner Res. 2010;25. DOI: 10.1002/jbmr.168

124. Poole KE, van Bezooijen RL, Loveridge N, et al. Sclerostin is a delayed secreted product of osteocytes that inhibits bone formation. Faseb J. 2005;19:1842-1844.

125. van Bezooijen RL, Roelen BA, Visser A, et al. Sclerostin is an osteocyte-expressed negative egulator of bone formation, but not a classical BMP antagonist. J Exp Med. 2004;199:805-814

126. Li X, Zhang Y, Kang H, et al. Sclerostin binds to LRP5/6 and antagonizes canonical Wnt signaling. J Biol Chem. 2005;280: 19883-19887.

127. Robling AG, Niziolek PJ, Baldridge LA, et al. Mechanical stimulation of bone in vivo reduces osteocyte expression of Sost/sclerostin. J Biol Chem. 2008;283:5866-5875.

128. Drake MT, Srinivasan B, Modder Ul, et al. Effects of parathyroid hormone treatment on circulating sclerostin levels in postmeno- pausal women. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95:5056-5062.

129. Lewiecki EM. Emerging drugs for postmenopausal osteoporosis. Expert Opin Emerg Drugs. 2009;14:129-144.

130. Padhi D, Jang G, Stouch B, Fang L, Posvar E. Single-dose, placebo- controlled, randomized study of AMG 785, a sclerostin monoclonal antibody. J Bone Miner Res. 2011;26:19-26

131. Zaman G, Jessop HL, Muzylak M, et al. Osteocytes use estrogen receptor alpha to respond to strain but their ERalpha content is regulated by estrogen. J Bone Miner Res. 2006;21:1297-1306.

132. Bonewald LF. Osteocytes as Dynamic, Multifunctional Cells. Ann N Y Acad Sci. 2007;1116:281-290.

133. Thompson DL, Sabbagh Y, Tenenhouse HS, et al. Ontogeny of Phex/PHEX protein expression in mouse embryo and subcellular localization in osteoblasts. J Bone Miner Res. 2002;17:311-320.

134. Nampei A, Hashimoto J, Hayashida K, et al. Matrix extracellular phosphoglycoprotein (MEPE) is highly expressed in osteocytes in human bone. J Bone Miner Metab. 2004;22:176-184.

135. Liu S, Zhou J, Tang W, Jiang X, Rowe DW, Quarles LD. Pathogenic role of Fgf23 in Hyp mice. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2006;291:E38-49.

136. Qing H, Ardeshirpour L, Dusevich V, Wysolmerski J, Bonewald LF.Osteocyte Perilacunar Remodeling Is Regulated Hormonally, but Not by Mechanical Unloading. Journal of Bone & Mineral Research. 2009;supple 1:Mo0255.

137. Potter R, Miller M, Moravits D, et al. Raman spectroscopic characterization of bone tissue material properties around the osteocyte lacuna: effect of aging. J Bone Miner Res. 2009;suppl 1:Su0266.

138. Rubin C. Skeletal strain and the functional significance of bone architecture. Calcif Tissue Int. 1984;36:S11-S18.

139. Turner CH, Forwood MR, Otter MW. Mechanotransduction in bone: do bone cells act as sensors of fluid flow? Faseb J. 1994;8:875-878.

140. Robling AG, Hinant FM, Burr DB, Turner CH. Shorter, more frequent mechanical loading sessions enhance bone mass. Med Sci Sports Exerc. 2002;34:196-202.

141. Seeman E, Delmas PD. Bone quality—the material and structural basis of bone strength and fragility. N Engl J Med 2006;354:2250-61.

142. Roodman CD. Cell biology of the osteoclast. Exp Hematol 1999;27:1229-41.

143. Winkler DG, Sutherland MK, Geoghegan’ JC, Yu C, Hayes T, Skonier JE, et al. Osteocyte control of bone formation via sclerostin, a novel BMP antagonist. EMBO J 2003;22:6267-76.

144. van Bezooijen RL, Roelen BA, Visser A, Wee-Pals L, de Wilt E, Karperien M, et al, Sclerostin is an osteocyte-expressed negative regulator of bone formation, but not a classical BMP antagonist. J Exp Med 2004;199:805-14.

145. Poole KE, van Bezooijen RL, Loveridge N, Hamersma H, Papapoulos SE, LowikCW, et al. Sclerostin is a delayed secreted product of osteocytes that inhibits bone formation. FASEBJ 2005;19:1842-4.

146. Elefteriou F. Neuronal signaling and the regulation of bone remodeling. Cell Mol Life Sci 2005;62:2339-49.

147. Karsenty G. Convergence between bone and energy homeostases: leptin regulation of bone mass. Cell Metab 2006;4:341-8.

148. Mansell JP, Collins C, Bailey AJ. Bone, not cartilage, should be the major focus in osteoarthritis. Nat Clin Pract Rheumatol 2007;3:306-7.

149. Elefteriou F, Ahn JD, Talceda S, Starbuck M, Yang X, Liu X, et al. Leptin regulation of bone resorption by the sympathetic nervous system and CART. Nature 2005;434: 514-20.

150. Takayanagi H. Osteoimmunology: shared mechanisms and crosstalk between the immune and bone systems. Nat Rev Immunol 2007;7:292-304.

151. Eriksen EF, Eghbali-Fatourechi GZ, Khosla S. Remodeling and vascular spaces in bone. J Bone Miner Res 2007; 22:1-6.

152. Kollet O, Dar A. Shivtiel S, Kalinkovich A, Lapid K, Sztainberg Y, et al. Osteoclasts degrade endosteal components and promote mobilization of hematopoietic progenitor cells. Nat Med 2006;12:657-64.

153. Porter RL, Calvi I.M. Communications between bone cells and hematopoietic stem cells. Arch Biochem Biophys 2008;473:193-200.

154. Bonewald LF. Osteocytes: a proposed multifunctional bone cell. J Musculoskelel Neuronal Interact 2002;2:239-41.

155. Parfitt AM. Misconceptions V-activation of osteoclasts is the first step in the bone remodeling cycle. Bone 2006;39: 1170-2.

156. Maejima-lkeda A, Aoki M, Tsuritani K, Kamioka K, Hiura K, Miyoshi T, et al. Chick osteocyte-derived protein inhibits osteoclastic bone resorption. Biochem J 1997;322(Pt 1):245-50.

157. Heino TJ, Hentunen TA, Vaananen HK. Osteocytes inhibit osteoclastic bone resorption through transforming growth factor-beta: enhancement by estrogen. J Cell Biochem 2002;85:185-97.

158. Gu G, Hentunen TA, Nars M, Harkonen PL, Vaananen HK. Estrogen protects primary osteocytes against glucocorticoid-induced apoptosis. Apoptosis 2005;10:583-95.

159. Kong YY, Yoshida H, Sarosi I, Tan HL, Timms E, Capparelli C, et al. OPGL is a key [64 regulator of osteoclastogenesis. lymphocyte development and lymph-node organogenesis. Nature 1999;397:315-23.

160. Lacey DL, Timms E, Tan HL, Kelley MJ. Dunstan CR, Burgess T, et al. Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulates osteoclast differentiation [65 and activation. Cell 1998;93:165-76.

161. Wiktor-Jedrzejczak W, Bartocci A, Ferrante Jr AW, Ahmed-Ansari A, Sell KW,

162. Wiktor-Jedrzejczak W, Urbanowska E, Aukerman SL, Pollard JW, Stanley ER, Ralph [67 P, et al. Correction by CSF-1 of defects in the osteopetrotic op/op mouse suggests local, developmental, and humoral requirements for this growth factor. Exp Hematol 1991;19:1049-54.

163. Simonet WS, Lacey DL, Dunstan CR, Kelley M, Chang MS, Luthy R, et al. Osteoprotegerin: a novel secreted protein involved in the regulation of bone density. Cell 1997;89:309 -19.

164. Yasuda H, Shima N, Nakagawa N, Mochizuki SI, Yano K, Fujise N, et al. Identity of osteoclastogenesis inhibitory factor (OCIF) and osteoprotegerin (OPG): a mechanism by which OPC/OCIF inhibits osteoclastogenesis in vitro. Endocrinology 1998;139:1329-37.

165. Kiviranta R. Morko J, Alatalo SL, NicAmhlaoibh R, Risteli J, Laitala-LeinonenT, et al. Impaired bone resorption in cathepsin K-deficient mice is partially compensated for by enhanced osteoclastogenesis and increased expression of other proteases via an increased RANKL/OPG ratio. Bone 2005;36:159-72.

166. Li CY. Jepsen KJ, Majeska RJ, Zhang J, Ni R, Gelb BD, et al. Mice lacking cathepsin K maintain bone remodeling but develop bone fragility despite high bone mass. J Bone Miner Res 2006;21:865-75.

167. Fratzl-Zelman N, Valenta A, Roschger P, Nader A, Gelb BD, Fratzl P, et al. Decreased bone turnover and deterioration of bone structure in two cases of pycnodysos- tosis. J clin endocrinol metab 2004;89:1538-47.

168. Zhao C, Irie N, Takada Y, Shimoda K, Miyamoto T, Nishiwaki T, et al. Bidirectional ephrinb2-ephb4 signaling controls bone homeostasis. Cell metab 2006;4: 111-21.

169. Karsdal MA, Fjording MS, Foged NT, Delaisse JM, Lochter A. Transforming growth factor-beta-induced osteoblast elongation regulates osteoclastic bone resorption through a p38 mitogen-activated protein kinase- and matrix metalloproteinase- dependent pathway. J biol chem 2001;276:39350-8.

170. Allan EH, Hausier KD, Wei T, Gooi JH, Quinn Jm, Crimeen-Lrwin B, et al. Ephrinb2 regulation by pth and pthrp revealed by molecular profiling in differentiating osteoblasts. J Bone Miner Res 2008;23:1170-81.

171. Alatalo Sl, Ivaska KK, Waguespack SG, Econs MJ, Vaananen HK, Halleen JM. (126 osteoclast-derived serum tartrate-resistant acid phosphatase 5b in albers- schonberg disease (type ii autosomal dominant osteopetrosis). Clin chem (127 2004;50:883-90.

172. Tran VP, Vignery A. Baron R. Cellular kinetics of the bone remodeling sequence in the rat. Anat rec 1982;202: 445-51.

173. Mundy GR, Bonewald LF. Role of TGF beta in bone remodeling. Ann NY Acad Sci 1990;593:91-7.

174. Baylink DJ, Finkelman RD, Mohan S. Growth factors to stimulate bone formation. J Bone Miner Res 1993;8(Suppl 2):S565-72.

175. Hayden JM, Mohan S, Baylink DJ. The insulin-like growth factor system and the coupling of formation to resorption. Bone 1995; 17:93S-8S. [

176. Lazowski DA, Fraher LJ, Hodsman A, Steer B, Modrowski D, Han VK. Regional variation of insulin-like growth factor-1 gene expression in mature rat bone and cartilage. Bone 1994;15:563-76.

177. Robinson JA, Riggs BL. Spelsberg TC, Oursler MJ. Osteoclasts and transforming growth factor-beta: estrogen-mediated isoform-specific regulation of production. Endocrinology 1996;137:615-21.

178. Taylor AF, Saunders MM, Shingle DL, Cimbala JM, Zhou Z, Donahue HJ. Mechanically stimulated osteocytes regulate osteoblastic activity via gap junctions. Am J Physiol, Cell Physiol 2007;292:C545-52.

179. Baron R, Rawadi G. Targeting the Wnt/beta-catenin pathway to regulate bone formation in the adult skeleton. Endocrinology 2007;148:2635-43.

180. Bonewald LF. Osteocyte messages from a bony tomb. Cell Metab 2007;5:410-1 BellidoT, Ali AA, Gubrij I, Plotkin LI, Fu Q O’Brien CA, et al. Chronic elevation of parathyroid hormone in mice reduces expression of sclerostin by osteocytes: a novel mechanism for hormonal control of osteoblastogenesis. Endocrinology 2005;146:4577-83.

181. Li X, Ominsky MS, Warmington KS. Morony S, Gong J. Cao J, et al. Sclerostin antibody treatment increases bone formation, bone mass and bone strength in a rat model of postmenopausal osteoporosis. J Bone Miner Res 2008 [Electronic publication ahead of print).

182. Yaccoby S, Ling W, Zhan F, Walker R, Barlogie B, Shaughnessy Jr JD. Antibody-based inhibition of DKK1 suppresses tumor-induced bone resorption and multiple myeloma growth in vivo. Blood 2007;109:2106-11.

183. Morony S, Capparelli C, Lee R, Shimamoto C, Boone T, Lacey DL, et al. A chimeric form of osteoprotegerin inhibits hypercalcemia and bone resorption induced by IL-1 beta, TNF-alpha, PTH, PTHrP, and 1, 25(OH)2D3. J Bone Miner Res 1999;14:1478-85.

184. Lee SK, Lorenzo JA. Parathyroid hormone stimulates TRANCE and inhibits osteoprotegerin messenger ribonucleic acid expression in murine bone marrow cultures: correlation with osteoclast-like cell formation. Endocrinology

Štítky
Dermatologie Dětská revmatologie Revmatologie
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se

VIRTUÁLNÍ ČEKÁRNA ČR Jste praktický lékař nebo pediatr? Zapojte se! Jste praktik nebo pediatr? Zapojte se!

×