プレグネノロンは破骨細胞の分化を阻害し、リポ多糖類誘発性炎症性骨破壊および卵巣摘出術誘発性骨喪失から保護する

Pregnenolone Inhibits Osteoclast Differentiation and Protects Against Lipopolysaccharide-Induced Inflammatory Bone Destruction and Ovariectomy-Induced Bone Loss.

• Xiaochen Sun
• Chenxi Zhang
• Huan Guo
• Jiao Chen
• Yali Tao
• Fuxiao Wang
• Xixi Lin
• Qian Liu
• Li Su
• An Qin

抄録

溶骨性骨疾患は、過剰な破骨細胞による骨吸収を特徴とし、骨格の脆弱性と骨折リスクの増大をもたらす。単核前駆体の融合によって形成された多核破骨細胞は、骨吸収を行うことができる原理的な細胞です。プレグノロン（Preg）は、すべてのステロイドホルモンではないにせよ、ほとんどのステロイドホルモンの前駆体であり、新規の抗骨粗鬆症薬であることが示唆されています。しかし、破骨細胞の生物学的および機能に対するプレグの効果はまだ示されていない。ここで我々は、核内因子カッパBリガンド（RANKL）の受容体活性化因子であるPregが破骨細胞の形成と骨吸収に及ぼす影響を調べ、炎症性骨破壊や骨量減少に対するPregの治療への応用の可能性を検討した。我々は、PregがTRAP破骨細胞の形成と成熟破骨細胞の骨吸収を用量依存的に阻害することを明らかにした。また、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子、破骨細胞マーカー遺伝子の発現が顕著に減少した。RANKL 誘導シグナル伝達経路の生化学的解析から、Preg は細胞外制御プロテインキナーゼ（ERK）マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）と核内因子κB の早期活性化を阻害し、その結果、c-Fos と NFATc1 の下流誘導を阻害することが示された。活性酸素種（ROS）検出法を用いて、PregがRANKL刺激後の細胞内ROSの発生を抑制する抗酸化作用を示すことを明らかにしました。これらの結果と一致するように、Pregは破骨細胞の形成を抑制することで、局所的なリポ多糖類（LPS）による炎症性骨破壊からマウスを保護することが確認された。また、破骨芽細胞形成と骨化には観察されない効果が認められた。最後に、卵巣摘出術（OVX）誘発性骨量減少に対してPregを投与したところ、PregはOVX誘発性の全身性骨粗鬆症を予防することが示された。以上のことから、骨溶解性骨疾患の治療薬としてプレグを抗骨芽細胞形成剤、抗骨吸収剤として使用することが可能であるという強い証拠が得られました。

Osteolytic bone disease is characterized by excessive osteoclast bone resorption leading to increased skeletal fragility and fracture risk. Multinucleated osteoclasts formed through the fusion of mononuclear precursors are the principle cell capable of bone resorption. Pregnenolone (Preg) is the grand precursor of most if not all steroid hormones and have been suggested to be a novel anti-osteoporotic agent. However, the effects of Preg on osteoclast biology and function has yet to be shown. Here we examined the effect of Preg on receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL)-induced osteoclast formation and bone resorption , and potential therapeutic application in inflammatory bone destruction and bone loss . Our cellular assays demonstrated that Preg can inhibit the formation of TRAP osteoclast formation as well as mature osteoclast bone resorption in a dose-dependent manner. The expression of osteoclast marker genes , , , , and were markedly attenuated. Biochemical analyses of RANKL-induced signaling pathways showed that Preg inhibited the early activation of extracellular regulated protein kinases (ERK) mitogen-activated protein kinase (MAPK) and nuclear factor-κB, which consequently impaired the downstream induction of c-Fos and NFATc1. Using reactive oxygen species (ROS) detection assays, we found that Preg exhibits anti-oxidant properties inhibiting the generation of intracellular ROS following RANKL stimulation. Consistent with these results, we confirmed that Preg protected mice against local Lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammatory bone destruction by suppressing osteoclast formation. Furthermore, we did not find any observable effect of Preg on osteoblastogenesis and mineralization . Finally Preg was administered to ovariectomy (OVX)-induced bone loss and demonstrated that Preg prevented systemic OVX-induced osteoporosis. Collectively, our observations provide strong evidence for the use of Preg as anti-osteoclastogenic and anti-resorptive agent for the potential treatment of osteolytic bone conditions.

Copyright © 2020 Sun, Zhang, Guo, Chen, Tao, Wang, Lin, Liu, Su and Qin.