CD9 Einfluss auf die Morphologie und Aktivität von humanen Osteoklasten

Einleitung: Osteoporose und damit eine Überaktivität von Osteoklasten ist nach wie vor eine häufige Ursache für Knochenbrüche bei älteren Patienten. Einer der ersten Schritte in der Osteoklastenbildung ist die Fusion von monozytären Vorläuferzellen. Das Tetraspanin CD9 ist im Allgemeinen für die Fusion von Plasmamembranen und damit auch für die Entwicklung von Osteoklasten unerlässlich. Es ist z.B. bekannt, dass hochdosiertes RANKL zu einer erhöhten CD9-Expression führt. In diesem Projekt haben wir getestet, ob eine stabile, initiale CD9-Überexpression selbst zu vergrößerten und/oder überaktiven Osteoklasten führen kann.

Methode: Die humane Monozytenzelllinie THP-1 wurde mit einem lentiviralen CD9-GFP Vektor transduziert. Die Überexpression von CD9 wurde durch Genexpression und Western-Blot-Analyse nachgewiesen. Unter Verwendung von RANKL und M-CSF wurden die THP-1 Zellen auf Kunststoff und auf Rinderknochenscheiben zu reifen Osteoklasten differenziert. Morphologie und Aktivität wurden mit TRAP+DAPI-Färbung nach 7 Tagen und Toluidinblau-Färbung von Knochenscheiben nach 28 Tagen analysiert. hPBCMs wurden aus menschlichen Buffy Coats isoliert und nach CD14+ sortiert. Die Monozyten wurden im Anschluss mit einem lentiviralen CD9-GFP Vektor transduziert. Die Analyse von Morphologie und Aktivität erfolgte analog zu den THP-1-Zellen. Für die Bestimmung der Zellgröße und der Resorptionsfläche pro Knochenscheibe wurde ein interaktives maschinelles Lernprogramm trainiert.

Ergebnisse: CD9 transduzierte THP-1-Zellen zeigten eine signifikante CD9-Überexpression auf mRNA-Ebene und Proteinebene. Zellen mit CD9-Überexpression wiesen eine signifikant höhere Anzahl von Zellkernen auf als die Kontrollzellen, während sich die Zelloberfläche verkleinerte. Weder die THP-1-Wildtyp- noch die transduzierten Zellen zeigten nach der Kultivierung auf Knochenscheiben Anzeichen von Resorption. Nach CD9-GFP Transduktion von CD14+ hPBMCs wurde ein starkes GFP-Signal in der Fluoreszenzmikroskopie beobachtet. Eine CD9 Überexpression führte zu einer erhöhten Anzahl an Zellkernen und einer verminderten Zelloberfläche. Die quantitative Analyse der Knochenresorption zeigte keinen signifikanten Unterschied in der gesamten resorbierten Fläche, der durchschnittlichen Größe der Resorptionsfläche oder dem durchschnittlichen Durchmesser der Resorptionsgräben.

Diskussion: Zusammengefasst fördert CD9 die Fusion und erhöht die Anzahl der Zellkerne pro Osteoklast, hat aber keinen Einfluss auf die Aktivität dieser Zellen. Dies deutet darauf hin, dass die Anzahl der Zellkerne nicht direkt mit der Aktivität der Osteoklasten zusammenhängt.

Keywords: Osteoklasten, Resorption, CD9, Tetraspanin, Remodeling

Korrespondenzadresse: Kai O. Böker, Universitätsmedizin Göttingen, Klinik für Unfallchirurgie, Orthopädie und Plastische Chirurgie, Robert-Koch-Straße 40, 37075 Göttingen, Deutschland, E-Mail: [e-mail]

Publication History

Article published online:
13 March 2024