Proteasome inhibitors blunt myeloma induced osteocyte death targeting autophagy both in vitro and in vivo in multiple myeloma patients

Abstract

Multiple myeloma (MM) is characterized by severe bone destruction. Recently it has been shown that an increased osteocyte death is involved in MM‐induced osteolysis. In this study we show that autophagy rather than apoptosis is involved in MM‐induced osteocyte death and that proteasome inhibitors (PI)s, a class of drugs known to stimulate osteoblast formation, significantly blunted MM‐induced osteocyte and pre‐osteocyte death. PIs also reduced osteocyte death induced by high dose of dexamethasone (DEX) and potentiated the anabolic effect of PTH(1‐34). PIs, such as Bortezomib (BOR), are able to block the autophagic process in osteocytes and pre‐osteocytes, as shown by an increased of the level of the autophagic marker LC3 and a decreased of p62. Moreover, both MM‐induced and DEX‐induced autophagic cell death were blunted by PIs. Transmission electron microscopy and confocal microscopy evaluation confirmed observations. These data were further expanded in vivo by a histological analysis of osteocyte viability on bone biopsies in MM patients. A significant increase in the number of viable osteocytes was demonstrated in patients treated with Bortezomib (BOR)‐based regimen as compared to those treated with other regimen. Our data identify osteocyte autophagy as a potential target in MM bone disease and support the use of PIs to increase osteocyte viability and improve bone integrity in MM patients.

Il Mieloma Multiplo (MM) è caratterizzato da grave distruzione ossea. Recentemente, è stato dimostrato il coinvolgimento della morte osteocitaria nell’osteolisi indotta da MM. In questo studio noi mostriamo come l’autofagia, piuttosto che l’apoptosi, sia coinvolta nella morte osteocitaria e che gli inibitori del proteasoma (PI)s, una classe di farmaci nota per stimolare la formazione osteoblastica, riduce la morte osteocitaria e pre-osteocitaria indotta da MM. Gli inibitori del proteasoma, tra cui Bortezomib (BOR), riducono la morte osteocitaria indotta da alte dosi di desametasone (DEX) e potenziano gli effetti anabolici del PTH(1-34). In particolare il Bortezomib, è in grado di bloccare il processo autofagico, come mostrato dagli aumentati livelli del marker autofagico LC3 e dalla riduzione del marker p62. Inoltre, il trattamento con BOR è in grado di bloccare la morte autofagica indotta da MM e da DEX. Questi dati sono stati confermati da valutazioni di microscopia elettronica a trasmissione e microscopia confocale. Questi dati sono stati valutati in vivo con l’analisi istologica della vitalità osteocitaria su biopsie osse dei pazienti MM. E’ stato dimostrato un aumento significativo del numero di osteociti vitali nei pazienti trattati con regimi terapeutici basati su BOR rispetto a pazienti trattati con altri regimi terapeutici. I nostri dati mostrano come l’autofagia può essere un potenziale target nella malattia ossea del MM supportando l’uso degli inibitori del proteasoma per migliorare la vitalità osteocitaria e l’integrità ossea nei pazienti con MM.