ヒトの破骨細胞と巨大細胞分化：非特異的エステラーゼからタル酸耐酸性酸ホスファターゼ活性への見かけの切り替えは、オステオポンチンmRNAのin situ発現と一致します

動物モデルとin vitro培養物は、単核食細胞系の破骨細胞と細胞が共通の前駆体を共有することを示唆しています。ただし、ヒトの破骨細胞前駆体は肯定的に特定されていません。多くの破骨細胞およびマクロファージ選択マーカーを使用して、以前はヒトの破骨細胞に豊富であることが示されたオステオポンチンmRNAの発現を使用して、その場で前駆体を特定しようとしました。骨糞骨の切片と炎症性結合組織のパネルは、その場でのハイブリダイゼーションのために処理されました。連続切片は、植物酸耐性酸ホスファターゼ（TRAP）および非特異的エステラーゼ（NSE）活性、マクロファージ/単球系統の破骨細胞および細胞の選択的細胞化学マーカーについてそれぞれ分析しました。マウスの抗ヒト骨骨骨モノクローナル抗体23C6（ビトロネクチン受容体）およびC35（破骨細胞選択）を使用して、破骨細胞の表現型をさらに特定しました。破骨細胞、巨大細胞、およびそれぞれの推定単核前駆体を比較しました。骨糞骨内の吸収部位では、オステオポンチンmRNAが破骨細胞と、トラップ+の異なる単核細胞の異なる集団で発現しました。単核細胞の隣接するクラスターは、トラップとnse+であったか、両方の酵素で活性でした。これらの細胞は、オステオポンチンmRNAの可変発現を実証しました。炎症性結合組織では、豊富なマクロファージ様細胞（NSE+/TRAP-）はオステオポンチンmRNAを発現しませんでした。しかし、NSE+細胞のクラスター間で観察されたトラップ+単核細胞は、オステオポンチンmRNAを発現しました。これらの部位では、骨破片の断片を除去する推定マクロファージポリカリオンのクラスターが観察されました。これらの巨大な細胞および関連する単核細胞は、NSE-およびはっきりとトラップ+であり、オステオポンチンmRNA、C35、および23C6（ヒト骨骨）反応性を発現しました。したがって、骨のリモデリング（吸収）または骨の破片の除去に関与する細胞は、その直接の前駆体とともに、nse+/trap-からオステオポンチンmRNAを発現するnse-/trap+細胞に切り替えます。nse+/trap-単核細胞のクラスターは、未熟な破骨細胞前駆体を表すことを提案します。これを支持して、TRAP+/NSE+細胞が両方の組織で時々観察され、分化の中間段階を表しています。これらの結果はさらに、骨内の単核食細胞系統の細胞と炎症性結合組織が破骨細胞に分化する可能性があることを示唆しています。

Animal model and in vitro cultures suggest that osteoclasts and cells of the mononuclear phagocyte system share a common precursor. However, the human osteoclast precursor has not been positively identified. We attempted to identify the precursor in situ by using a number of osteoclast- and macrophage-selective markers, together with the expression of osteopontin mRNA, previously shown to be abundant in human osteoclasts. Sections of osteophytic bone and a panel of inflammatory connective tissues were processed for in situ hybridization; serial sections were analyzed for tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) and nonspecific esterase (NSE) activity, selective cytochemical markers for the osteoclast and cells of the macrophage/monocyte lineage, respectively. The murine anti-human osteoclast monoclonal antibodies 23C6 (vitronectin receptor) and C35 (osteoclast-selective) were used to further identify the osteoclast phenotype. We compared osteoclasts, giant cells, and their respective putative mononuclear precursors. At resorption sites within osteophytic bone, osteopontin mRNA was expressed in osteoclasts and a distinct population of TRAP+, NSE- mononuclear cells. Adjacent clusters of mononuclear cells were TRAP- and NSE+ or were active for both enzymes; these cells demonstrated variable expression of osteopontin mRNA. In the inflammatory connective tissues, abundant macrophage-like cells (NSE+/TRAP-) did not express osteopontin mRNA. However, TRAP+ mononuclear cells observed among clusters of NSE+ cells did express osteopontin mRNA. At these sites, clusters of putative macrophage polykaryons removing fragments of bone debris were observed. These giant cells and associated mononuclear cells were NSE- and distinctly TRAP+, and expressed osteopontin mRNA, C35, and 23C6 (human osteoclast) reactivity. Therefore, cells involved in the remodeling (resorption) of bone or the removal of bone debris, together with their immediate precursors, switch from being NSE+/TRAP- to NSE-/TRAP+ cells that express osteopontin mRNA. We propose that the clusters of NSE+/TRAP- mononuclear cells represent the immature osteoclast precursor. In support of this, TRAP+/NSE+ cells were occasionally observed in both tissues, representing an intermediate stage in differentiation. These results further suggest that cells of the mononuclear phagocyte lineage within bone and inflammatory connective tissue have the potential to differentiate into osteoclasts.