Abstract
Background The mechanism for the new bone formation in ankylosing
spondylitis (AS) is still unclear. Although it has been demonstrated that
IL-23 plays a pivotal role in the pathophysiology of AS, IL-23 has no direct
effects on osteoblasts but modulates the function of osteoclasts.
Aims To explore whether IL-23 indirectly facilitates new bone
formation through osteoclasts in AS, here we analyzed whether IL-23 enhances
the expression levels of pro-osteogenic factors by osteoclasts.
Methods Mononuclear cells were harvested from mouse bone marrow and
cultured in the presence of M-CSF (50 ng/ml) and RANKL
(30 ng/ml) to trigger the production of osteoclasts. Protein
and mRNA expression levels of Semaphorin 4D, Ephrin B2, BMP2, BMP6, SPHK1,
HtrA1 and Wnt10b were measured using Western blot and qRT-PCR.
Results Primary mononuclear cells were transformed into osteoclasts
with RANKL and M-CSF. The increased expression of NFATc1 and TRAP together
with TRAP staining of>3 nuclei were used to identify mature
osteoclasts. The mRNA expression levels of BMP2, Ephrin B2 and SPHK1 were
enhanced by 1.46, 2.1 and 2.46 folds after exposure to IL-23. Confirmation
of increased levels of Ephrin B2 and SPHK1 in IL-23-stimulated osteoclasts
was provided by Western blot analysis. IL-23 had no effects on the
expression of BMP6 or Wnt10b, or on the anti-osteogenic factors Semaphorin
4D or HtrA1.
Conclusions IL-23 induces osteoclasts to express pro-osteogenic
factors rather than anti-osteogenic factors, suggesting IL-23 might
indirectly promote the differentiation of osteoblasts through activated
osteoclasts in ankylosing spondylitis.
Zusammenfassung
Hintergrund Der Mechanismus der Knochenneubildung bei ankylosierender
Spondylitis (AS) ist nach wie vor unklar. Es wurde zwar nachgewiesen, dass
IL-23 in der Pathophysiologie von AS eine zentrale Rolle spielt, doch IL-23
hat keine direkten Auswirkungen auf Osteoblasten, sondern moduliert die
Funktion von Osteoklasten.
Ziele Es sollte untersucht werden, ob IL-23 bei AS indirekt eine
Knochenneubildung durch Osteoklasten begünstigt. In diesem
Zusammenhang wurde analysiert, ob IL-23 die Expressionsniveaus
pro-osteogener Faktoren durch Osteoklasten steigert.
Methoden Es wurden mononukleäre Zellen aus dem Knochenmark
von Mäusen gewonnen, die zur Auslösung der Produktion von
Osteoklasten in Gegenwart von M-CSF (50 ng/ml) und RANKL
(30 ng/ml) kultiviert wurden. Mithilfe von Western-Blots und
qRT-PCR wurden die Protein- und mRNA-Expressionsniveaus von Semaphorin 4D,
Ephrin B2, BMP2, BMP6, SPHK1, HtrA1 und Wnt10b gemessen.
Ergebnisse Primäre mononukleäre Zellen wurden
mithilfe von RANKL und M-CSF in Osteoklasten umgewandelt. Die Identifikation
reifer Osteoklasten erfolgte anhand der erhöhten Expression von
NFATc1 und TRAP zusammen mit dem Nachweis von mehr als 3 Zellkernen in der
TRAP-Färbung. Die mRNA-Expressionsniveaus von BMP2, Ephrin B2 und
SPHK1 waren nach Exposition gegenüber IL-23 um das 1,46-, 2,1- und
2,46-Fache erhöht. Die Bestätigung der erhöhten
Konzentration von Ephrin B2 und SPHK1 in IL-23-stimulierten Osteoklasten
erfolgte durch Western-Blot-Analyse. IL-23 hatte keine Auswirkungen auf die
Expression von BMP6 oder Wnt10b oder auf die anti-osteogenen Faktoren
Semaphorin 4D oder HtrA1.
Schlussfolgerungen IL-23 induziert Osteoklasten eher zur Expression
pro-osteogener als anti-osteogener Faktoren, was darauf schließen
lässt, dass IL-23 bei ankylosierender Spondylitis durch aktivierte
Osteoklasten die Differenzierung von Osteoblasten fördern
könnte.
Key words
IL-23 - osteoclasts - ankylosing spondylitis - Ephrin B2 - sphingosine kinase 1
Schlüsselwörter
IL-23 - Osteoklasten - Spondylitis ankylosans - Ephrin B2 - Sphingosinkinase 1
