La delezione di un distal enhancer del gene RANKL riduce il rimodellamento osseo ed aumenta la massa ossea

Abstract

Receptor activator of NFκB ligand (RANKL) e’ una molecola essenziale per il differenziamento degli osteoclasti, e gli ormoni e le citochine che stimolano il riassorbimento osseo ne aumentano l’espressione in cellule stromali osteoblastiche. E’ stato mostrato precedentemente che l’ormone paratiroideo (PTH) e 1,25 diidrossivitamina D3 (1,25(OH)2D3) controllano l’espressione del gene Rankl murino in vitro, almeno in parte, attraverso un enhancer denominato Distal Control Region (DCR), situato 76kb a monte del gene Rankl. Nella presente ricerca viene descritto il fenotipo di topi privi di questo enhancer. La delezione di DCR riduce la stimolazione di Rankl da parte di PTH e 1,25(OH)2D3 e la formazione di osteoclasti in colture midollari primarie, cosi’ come la stimolazione di Rankl nel tessuto osseo. L’ablazione di DCR riduce anche i livelli basali di RANKL mRNA nel tessuto osseo, nel timo e nella milza. Inoltre, topi privi di DCR presentano un aumento di massa ossea e resistenza meccanica del tessuto osseo. L’aumento in massa ossea e’ dovuto ad una riduzione nella fomazione di osteoblasti ed osteoclasti, che porta ad una diminuzione del rimodellamento osseo simile a quella osservata in pazienti affetti da ipoparatiroidismo e in modelli murini di tale patologia. Questi risultati dimostrano che il controllo ormonale di RANKL via DCR e’ critico per il controllo del rimodellamento osseo.

Receptor activator of NFκB ligand (RANKL) is essential for osteoclast differentiation, and hormones and cytokines that stimulate bone resorption increase RANKL expression in stromal/osteoblastic cells. We have previously shown that parathyroid hormone (PTH) and 1,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25(OH)2D3) control murine RANKL gene expression in vitro, in part, via an evolutionarily-conserved transcriptional enhancer, designated the distal control region (DCR), located 76 kb upstream from the transcription startsite. Herein we describe the phenotype of mice lacking this enhancer. Deletion of the DCR reduced PTH- and 1,25(OH)2D3-stimulation of RANKL mRNA and osteoclast formation in primary bone marrow cultures, as well as stimulation of RANKL mRNA in bone. DCR deletion also reduced basal RANKL mRNA levels in bone, thymus, and spleen. Moreover, mice lacking the DCR exhibited increased bone mass and strength. The increase in bone mass was due to reduced osteoclast and osteoblast formation leading to a low rate of bone remodeling similar to that observed in humans and mice with hypoparathyroidism. These findings demonstrate that hormonal control of RANKL expression via the DCR is a critical determinant of the rate of bone remodeling