Karakterisering af osteoklastfunktionen i autosomal dominant osteopetrose type I og II

Ph.d.-afhandlingen udgår fra Nordic Bioscience A/S, Herlev, og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet, Syddansk Universitet, Odense.

Skelettet bliver kontinuert nedbrudt og opbygget for at vedligeholde calciumbalancen og for at reparere skader på skelettet og derved vedligeholde knoglernes kvalitet. Denne remodellering involverer to celletyper: Osteoklasterne, der nedbryder knogle og osteoblasterne, der danner ny knogle. Nedbrydning og opbygning er normalt balanceret, således at der altid dannes nøjagtig den mængde knogle, der nedbrydes, via en proces kaldet kobling. Ændringer i koblingen mellem nedbrydning og opbygning kan medføre sygdomme, f.eks. knogleskørhed eller osteopetrose.

Analyse af patienter med osteopetrose, f.eks. autosomal dominant osteopetrose type I eller type II (ADOI og ADOII), har afklaret kliniske aspekter, knogleomsætning og ændringer i knoglecellernes fænotyper in vivo. Disse studier indikerede, at ADOI skyldes en defekt i osteoklastogenesen, men nye studier har vist, at ADOI skyldes en mutation i LRP5. LRP5 er udtrykt i osteoblasterne, hvor det regulerer knogledannelsen, hvilket rejser nogle spørgsmål angående ADOI-fænotypen. ADOII-patienterne har forøget antal af ikkenedbrydende osteoklaster in vivo, hvilket skyldes mutationer i ClC-7, en kloridkanal der er involveret i osteoklasternes nedbrydningsevne.

Formålet med denne ph.d.-afhandling var at lave in vitro-analyser af osteoklaster fra ADOI- og ADOII-patienter og derved afklare in vivo-fænotyperne.

CD14+-monocytter, som er forstadier til osteoklaster, fra ADOI- og ADOII-patienter og kontroller blev isoleret ved cellesortering, og deres differentiering og knoglenedbrydning blev undersøgt. Ydermere blev serumprøver fra ADOI-patienter og kontroller behandlet med hormonet T3, der aktiverer knogleomsætning, undersøgt for at give et indblik i osteoklasternes evne til at nedbryde in vivo.

ADOI-osteoklasterne udvikledes normal, med henblik på differentiering og knoglenedbrydning in vitro. I modsætning til dette var aktivering af osteoklasterne med T3 in vivo mindre end i kontrollerne.

ADOII-osteoklasterne udvikledes normalt. Til gengæld var deres evne til at nedbryde knogler nedsat, hvilket skyldes reduceret udskillelse af den syre, som opløser knoglerne. ADOII-osteoklasterne viste også nedsat evne til at nedbryde den organiske del af knoglerne, dog var denne reduktionen lille.

Disse studier demonstrerede, at osteoklastfænotypen i ADOI-patienter ikke skyldes en defekt i osteoklasterne men snarere en defekt i osteoblasternes evne til at understøtte differentiering af osteoklasterne. ADOII-osteoklast-fænotypen bekræftede in vivo-studierne, da ADOII-osteoklasterne ikke kunne nedbryde knoglerne på grund af nedsat syreudskillelse. Ydermere indikerede analyserne, at det forøgede antal osteoklaster in vivo skyldes øget overlevelse af osteoklasterne.