Martín Guerrero, Eduardo

Osteocytes respond to mechanical forces controlling osteoblast and osteoclast function. Mechanical stimulation decreases osteocyte apoptosis and promotes bone formation. Primary cilia have been described as potential mechanosensors in bone cells. Certain osteogenic responses induced by fluid flow (FF) in vitro are decreased by primary cilia inhibition in MLO‐Y4 osteocytes. The parathyroid hormone (PTH) receptor type 1 (PTH1R) modulates osteoblast, osteoclast, and osteocyte effects upon activation by PTH or PTH‐related protein (PTHrP) in osteoblastic cells. Moreover, some actions of PTH1R seem to be triggered directly by mechanical stimulation. We hypothesize that PTH1R forms a signaling complex in the primary cilium that is essential for mechanotransduction in osteocytes and affects osteocyteosteoclast communication. MLO‐Y4 osteocytes were stimulated by FF or PTHrP (1−37). PTH1R and primary cilia signaling were abrogated using PTH1R or primary cilia specific siRNAs or inhibitors, respectively. Conditioned media obtained from mechanically‐ or PTHrP‐stimulated MLO‐Y4 cells inhibited the migration of preosteoclastic cells and osteoclast differentiation. Redistribution of PTH1R along the entire cilium was observed in mechanically stimulated MLO‐Y4 osteocytic cells. Preincubation of MLO‐Y4 cells with the Gli‐1 antagonist, the adenylate cyclase inhibitor (SQ22536), or with the phospholipase C inhibitor (U73122), affected the migration of osteoclast precursors and osteoclastogenesis. Proteomic analysis and neutralizing experiments showed that FF and PTH1R activation control osteoclast function through the modulation of C‐X‐C Motif Chemokine Ligand 5 (CXCL5) and interleukin‐6 (IL‐6) secretion in osteocytes. These novel findings indicate that both primary cilium and PTH1R are necessary in osteocytes for proper communication with osteoclasts and show that mechanical stimulation inhibits osteoclast recruitment and differentiation through CXCL5, while PTH1R activation regulate these processes via IL‐6

El receptor de tipo I de la parathormona (PTH1R) es un receptor acoplado a proteínas G cuya estimulación por la proteína relacionada con la parathormona (PTHrP) activa diversas vías de señalización relacionadas con remodelado óseo y supervivencia celular. PTH1R presenta dominios de unión asociados a diversas subestructuras celulares presentes en células óseas, como el cilio primario y las caveolas. Así, hemos caracterizado la localización de PTH1R y el cilio primario en células pre-osteoblásticas MC3T3-E1 y en células osteocíticas MLO-Y4. Hemos demostrado que los efectos citoprotectores ejercidos por PTHrP en estas células son dependientes tanto del cilio primario como del funcionamiento de la vía de señalización Hedgehog, mientras que los efectos que ejerce PTHrP sobre la expresión de genes osteogénicos están modulados por mecanismos dependientes del cilio primario pero independientes de Hedgehog. También se ha demostrado la localización de PTH1R en las caveolas de las células MC3T3-E1, lo que reduce la difusión, internalización y activación de las vías de señalización desencadenadas por él en respuesta al estímulo por ligando. En conclusión, los datos obtenidos en esta Tesis Doctoral indican que la actividad de PTH1R podría ser regulada mediante la modulación de diversas estructuras subcelulares como el cilio primario y las caveolas.