ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ、p38、および細胞外シグナル調節キナーゼ経路は、破骨細胞の分化に関与しています

ホスファチジルイノシトール 3-キナーゼ (PI 3-キナーゼ) およびマイトジェン活性化プロテインキナーゼ (MAPK) は、増殖、遊走、生存などの多様な細胞機能に関与していると考えられています。この研究では、キナーゼの特異的阻害剤を使用して、破骨細胞の分化におけるこれらのキナーゼの関与を調べました。破骨細胞の分化は、3 つの異なる培養系で評価されました。マウス骨髄細胞とマウス頭蓋冠骨芽細胞の共培養、NF-κB リガンド受容体活性化因子 (RANKL) およびマクロファージ コロニー刺激因子の存在下でのマウス骨髄細胞培養 (M-CSF）、RANKL および M-CSF によって駆動される骨常在破骨細胞前駆細胞の培養。PI 3-キナーゼの特異的阻害剤である LY294002 は、酒石酸耐性酸性ホスファターゼ (TRAP) 染色と象牙質再吸収アッセイの両方で評価した場合、すべての培養系で破骨細胞の分化を強力に阻害しました。SB202190によるp38 MAPKの阻害により、外因性RANKL依存性マウス骨髄および骨常在性前駆細胞培養物が強力に抑制された。別の MAPK 経路阻害剤 (PD98059) は、上流キナーゼ MAPK-ERK キナーゼ (MEK) 1 を阻害することで細胞外シグナル調節キナーゼ (ERK) の活性化をブロックしますが、試験した最高濃度でのみ破骨細胞分化に対して阻害効果を発揮しました (30マイクロモル/L）の場合が多い。これらのキナーゼが関与するシグナル伝達経路がRANKLによって活性化されるかどうかも調べた。RANKL 刺激による、PI 3-キナーゼの下流標的である Akt のリン酸化と ERK のリン酸化が観察されました。RANKL は p38 の活性も刺激しました。これらの結果は、PI 3 キナーゼ、p38、および ERK が、RANKL シグナル伝達に少なくとも部分的に関与することにより、破骨細胞の分化において役割を果たしていることを示唆しています。

Phosphatidylinositol 3-kinase (PI 3-kinase) and mitogen-activated protein kinases (MAPKs) have been implicated in diverse cellular functions, including proliferation, migration, and survival. In this study, we examined the involvement of these kinases in osteoclast differentiation by employing specific inhibitors of the kinases. The osteoclast differentiation was assessed in three different culture systems: a coculture of mouse bone marrow cells with mouse calvarial osteoblasts, a mouse bone marrow cell culture in the presence of receptor activator of NF-kappaB ligand (RANKL) and macrophage-colony stimulating factor (M-CSF), and a culture of bone-resident osteoclast precursor cells driven by RANKL and M-CSF. LY294002, a specific inhibitor of PI 3-kinase, potently inhibited osteoclast differentiation in all culture systems when assessed by both tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) staining and dentine resorption assays. Inhibition of p38 MAPK by SB202190 resulted in a strong suppression in the exogenous RANKL dependent mouse bone marrow and bone resident precursor cell cultures. Another MAPK pathway inhibitor (PD98059), which blocks the activation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) by inhibiting the upstream kinase MAPK-ERK kinase (MEK) 1, exerted an inhibitory effect on osteoclast differentiation only at the highest concentration tested (30 micromol/L) in many cases. Whether the signaling pathways involving these kinases are activated by RANKL was also examined. The RANKL-stimulated phosphorylation of Akt, a downstream target of PI 3-kinase, and that of ERK were observed. RANKL also stimulated the activity of p38. These results suggest that PI 3 kinase, p38, and ERK play roles in osteoclast differentiation, at least in part, by participating in RANKL signaling.