人成骨细胞与外周血单核细胞共同培养诱导破骨细胞样细胞

目的 探讨人外周血单核细胞与原代人成骨细胞共同培养体外转化为破骨细胞样细胞的条件，并观察其体外生长，功能情况。方法 分别分离培养人成骨细胞，外周血单核细胞，并在含1，25（OH）2D3（10^-7mol/L），地塞米松（10^-8mol/L)及巨噬细胞集落刺激因子（M－CSF）（25ng/ml)的条件液中共同培养，用相差显微,抗酒石酸酸性磷酸酶染色（TRAP）观察破骨细胞样细胞生长情况，应用扫描电镜（SEM）观察骨片隐窝以反映其功能。结果 共同培养中的单核细胞逐渐融合；TRAP染色阳性多核细胞在第7天明显增多；骨片隐窝呈现多种形态。结论 人原代成骨细胞与人外周血单核细胞共同培养可以诱导出破骨细胞样细胞，但应该选择分化程度较低的细胞以及控制接种密度。     

RANKL诱导小鼠单核细胞RAW264.7分化成成熟破骨细胞

目的观察小鼠的单核／巨噬细胞RAW264．7的一般生物学特征及在RANKL诱导下形成成熟破骨细胞的特征。方法RANKI，诱导RAW264．7细胞6d后，用抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色法观察TRAP阳性多核细胞，吖啶橙染色激光共聚焦显微镜(LCSM)观察多核细胞形态；诱导RAW264．7细胞9d后，RT、PCR检测RAW264．7细胞的破骨细胞表型和功能基因表达及其RANKL诱导后变化；诱导RAW264．7细胞12d后，钙磷覆盖的破骨细胞活性分析板观察破骨细胞的骨吸收功能。结果RAW264．7细胞TRAP染色阴性，单核或2个核，能表达破骨细胞表型和功能基因，无骨吸收功能。RANKL可诱导RAW264．7细胞形成TRAP阳性成熟的多核破骨细胞，上调CathepsinK、CAⅡ、integrinβ3等基因mRNA的表达。结论RAW264．7具有破骨细胞特征性基因表达谱，是一种较好的破骨前体细胞模型。RANKL可诱导RAW264．7细胞形成成熟破骨细胞。     

纯化前后C57BL/6小鼠骨髓细胞诱导破骨细胞的方法研究

目的研究纯化前后C57BL/6小鼠骨髓细胞向破骨细胞体外诱导条件,总结利用原代细胞诱导破骨细胞技巧。方法将纯化前后的原代细胞按不同密度接种(ρ=5×10~5 cells/cm~2及ρ=2.5×10~5 cells/cm~2),并在不同时机加入诱导因子,观察各组中抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色阳性细胞数以及破骨细胞标志性基因的表达水平。结果未纯化原代骨髓细胞用低密度接种(2.5×10~5 cells/cm~2)时,无法诱导出破骨细胞;加大接种密度(5×10~5 cells/cm~2)后,利用巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony-stimulating factor,M-CSF)与NF-κB受体激活蛋白配体(receptor activator of NF-κB ligand,RANKL)共刺激可诱导出破骨细胞。纯化后原代细胞用低密度(2.5×10~5 cells/cm~2)接种,利用M-CSF预处理或与RANKL共刺激这两种诱导方法均能诱导出破骨细胞,且预处理法诱导效果更佳。结论利用原代骨髓细胞诱导破骨细胞,当其中单核细胞比例较低时,应优先考虑加大细胞接种密度,并尽早加入RANKL,促进单核细胞向破骨细胞分化。     

诱导小鼠破骨前体细胞成熟分化的实验条件探讨

目的探讨小鼠单核细胞RAW264.7能否在RANKL诱导下向破骨细胞成熟分化。方法 RANKL作用RAW264.7细胞7天～9天,光镜、透射电镜、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)分别观察其细胞形态学变化,用抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant acid phosphatase,TRAP)染色法观察TRAP阳性的多核细胞,RT-PCR检测破骨细胞表型和功能基因表达变化情况,扫描电镜观察破骨细胞在骨片上形成骨吸收陷窝。结果光镜、透射电镜下可见细胞胞体增大,为椭圆形或不规则形,胞核5～10个,扫描电镜下可见细胞表面大量的伪足样突起;此外,RANKL能诱导RAW264.7细胞分化为TRAP染色阳性的多核破骨细胞,细胞多为超过5个核的多核巨细胞;RAW264.7细胞成熟分化后具有骨吸收功能,并且能上调Cathepsin-K、TRAP、RANK等典型破骨细胞表型和功能基因mRNA的表达。结论 RAW264.7细胞是一种较好的破骨前体细胞模型,单用50ng/ml的RANKL体外连续诱导7天以上,能明显促进它向成熟的破骨细胞分化。     

破骨细胞血系起源的活细胞成像观察

目的:采用活细胞成像技术,观察血系单核细胞诱导形成破骨细胞的全过程,旨在进一步阐明破骨细胞血系起源的发生及其细胞动力学。方法:取成年SPF级纯种雄性SD大鼠1只,体重280 g,腹主动脉采血8 ml,经密度梯度离心分离单个核细胞,在RANKL与M-CSF诱导下,分为倒置相差显微镜观察组、抗酒石酸酸性磷酸酶染色组、噬骨试验扫描电镜观察组、活细胞成像组4组进行培养。倒置相差显微镜观察组从培养开始,在数字显微成像系统下,每天观察记录1次;抗酒石酸酸性磷酸酶染色组培养21 d作酶活性染色鉴定;噬骨试验扫描电镜观察组培养21 d取出骨磨片作扫描电镜观察;活细胞成像组采用多点位缩时电影法对整个培养过程进行长达35 d的连续观察记录。结果:诱导培养2周后,倒置相差显微镜观察可见大量多核细胞形成,外形呈圆形、梭形、扇形、椭圆形及不规则突起状;抗酒石酸酸性磷酸酶染色绝大部分多核细胞与单核细胞均呈阳性反应;骨磨片扫描电镜观察可见较多骨吸收陷窝、坑洼及沟道,还有位于陷窝及沟道内正在行使骨吸收功能的破骨细胞;活细胞成像观察到起源于周围血的多核破骨细胞是由单核细胞、单核细胞与多核细胞及多核细胞之间相互融合而成,其细胞间的融合均发生在贴壁状态,显微缩时电影观察显示破骨细胞形态表现复杂多变。结论:大鼠周围血单核细胞在RANKL和M-CSF诱导下,可以向破骨细胞分化,形成具有骨吸收功能的多核破骨细胞。破骨细胞的形成是发生在贴壁状态下多种形式的细胞融合过程,破骨细胞的粘附特性对其存活及功能发挥至关重要。破骨细胞具有吞噬功能,其形态结构动态多变。破骨细胞不仅是一种多核细胞,还可能包括单核破骨细胞。破骨细胞通过融合形成多核巨细胞的特性,可能是其适应功能需求与骨吸收效率的一种特殊生物学行为。实验结果进一步证实了破骨细胞的血系起源学说,并为深入阐明破骨细胞的细胞动力学与细胞生物学特性提供了新的实验研究依据。     

破骨细胞形成过程中的融合与分裂

 目的 研究破骨细胞的形成及其特殊细胞生物学行为。方法 采用活细胞成像技术连续动态观察大鼠周围血单核细胞在核因子κB 受体激活物配体(receptor activator of NF-κB ligand, RANKL)和巨噬细胞集落刺激因子 (macrophage colony stimulating factor,M-CSF)诱导下向破骨细胞分化及形成具有骨吸收功能的多核细胞的全过程。采用倒置相差显微镜观察、抗酒石酸酸性磷酸酶染色、骨磨片扫描电镜观察法对破骨细胞进行鉴定。结果 细胞诱导培养2周后,倒置相差显微镜观察可见大量多核细胞形成;抗酒石酸酸性磷酸酶染色显示绝大部分多核细胞与单核细胞均呈阳性反应;骨磨片扫描电镜观察可见较多的骨吸收陷窝、坑洼、沟道及破骨细胞。活细胞成像观察表明多核破骨细胞是由单核细胞、单核细胞与多核细胞及多核细胞之间相互融合而成,其细胞间的融合均发生在贴壁状态;显微缩时电影观察显示破骨细胞形态复杂多变,多核破骨细胞可以发生分裂。结论 大鼠周围血单核细胞在RANKL和M-CSF诱导下可向破骨细胞分化,形成具有骨吸收功能的破骨细胞。破骨细胞能够通过多种方式融合形成巨大的多核细胞,使其核数增加、体积增大、形态伸缩多变、质膜贴附面积广泛扩展,同时破骨细胞还可通过分裂来缩小体积、减少核数,以适应局部形态学、生物力学及骨吸收动力学的需求。这提示破骨细胞的融合及非有丝分裂方式可能是其发挥功能效应与骨吸收效率的一种特殊细胞生物学行为。     

不同氧环境中破骨细胞的发育分化和功能变化研究

目的 本实验拟观察不同氧浓度下破骨细胞诱导过程中的分化发育,寻找破骨细胞体外培养的适宜氧浓度,为骨转换平衡的修复提供依据.方法 取野生型C57B/L小鼠(2个月龄左右,雄性)骨髓进行破骨细胞的诱导培养.用RANKL(10ng/ml)和M-CSF(10ng/ml)联合的诱导方案,将小鼠骨髓中单核-巨噬细胞系体外诱导为破骨细胞样细胞.将原代破骨细胞置于20%O2、7%O2、2%O2下诱导培养,MOCP5不同氧浓度下普通培养.用MTT法检测MOCP5的增殖变化,用抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色检测破骨细胞形成的变化,并进行TRAP阳性细胞计数,用象牙骨片骨吸收陷窝甲苯胺蓝染色检测破骨细胞骨吸收活性的变化.结果 骨髓中单核-巨噬细胞体外经RANKL和M-CSF联合诱导可分化为多核的破骨细胞样细胞,在诱导第3天细胞开始融合,第5天TRAP染色强阳性,第8天可见象牙骨片上形成圆形、椭圆形、腊肠形等多种形态的骨吸收陷窝.MTT检测显示MOCP5在20%O2培养时一直处于增殖状态,7%O2条件下由增殖期进入平台期,2%O2时增殖缓慢且没有规律.20%O2、7%O2、2%O2培养下形成的TRAP阳性破骨细胞数分别为22±5.97、34±2.97、7±1.39(P<0.05),原代诱导的破骨细胞在20%O2、7%O2、2%O2形成的骨吸收陷窝面积(μm2)分别为3892.28±1642.78、5356.7±1655.6、2573±994.48(P<0.05).结论 体外RANKL和M-CSF联合可将骨髓单核-巨噬细胞诱导成多核的破骨细胞样细胞作为破骨细胞的研究模型.常氧条件下破骨细胞的TRAP阳性细胞数和骨吸收活性均低于7%O2.7%O2培养下的破骨细胞更接近于体内生理状态的破骨细胞.     

辛伐他汀抑制甲状旁腺素相关肽诱导的破骨细胞生成和功能

目的:探讨辛伐他汀对骨髓来源的破骨细胞形成和功能的影响。方法:取Balb/C雄性小鼠双侧股骨和胫骨的骨髓,以不含血清的α-MEM培养液洗涤并收集骨髓细胞,再将细胞重新悬浮于含100 m l/L胎牛血清的α-MEM培养液中,细胞计数后,配成1.5×109/L的细胞悬液,同时加入甲状旁腺素相关肽(PTHrP)和不同剂量的辛伐他汀(10-7、10-6、10-5mol/L)于24孔培养板进行培养,并设阳性对照(只加PTHrP)和阴性对照(PTHrP和辛伐他汀都不加)组,每组均有1孔放置骨磨片1片,培养6 d后;去除上清,抗酒石酸(TRAP)染色检测培养板底部破骨细胞形成;骨磨片用甲苯胺蓝染色,电镜检测骨磨片的吸收陷窝。结果:小鼠骨髓细胞在PTHrP的诱导下获得大量的TRAP染色阳性的破骨细胞,骨磨片有吸收陷窝形成;用辛伐他汀(10-7、10-6mol/L)和PTHrP共同培养下TRAP染色阳性的破骨细胞形成数量均明显减少(P<0.01),辛伐他汀在10-5mol/L时则无TRAP染色阳性的破骨细胞形成;辛伐他汀在10-7mol/L时骨磨片有吸收陷窝的形成但少于阳性对照组(P<0.01),在10-6、10-5mol/L时骨磨片则无吸收陷窝的形成。结论:辛伐他汀对小鼠骨髓来源的破骨细胞的形成有着明显的抑制作用,并且呈剂量依赖关系。     

两种方法培养大鼠破骨细胞的比较研究

目的比较分析直接分离培养的Wistar大鼠破骨细胞（osteoclast，OC）和诱导培养的Wistar大鼠破骨样细胞（osteoclast-like cell，OLC）的形态和功能的差异，为体外药物干预试验奠定基础。方法采用两种培养法，即从新生（24h内）的Wistar大鼠的四肢长骨骨髓腔内壁机械分离成熟OC直接培养和10^-8mol／L的1，25（OH）2D3诱导4周龄Wistar大鼠骨髓单核细胞形成OLC的方法，对获得的OC／OLC进行形态和破骨功能观察。结果两种方法都培养出了抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase，TRAP）染色阳性的多核细胞，诱导法获得的破骨细胞数量较多（P〈0．05）。成熟OC与诱导获得的OLC形态特征相似，但后者在骨片上形成的陷窝较小而浅。结论直接分离培养法可获得骨吸收功能较活跃的OC，但数目较少，适合骨吸收功能分析、破骨迁移黏附、凋亡研究及单细胞分子生物学研究。1，25（OH）2D3诱导鼠骨髓单核细胞形成的OLC数量较多，但骨吸收功能较差，适合用于破骨细胞分化发育过程的研究。     

l，25(OH)2D3诱导鼠骨髓细胞形成多核破骨细胞的实验研究

目的：观察１，２５（ＯＨ）２Ｄ３对骨髓干细胞形成破骨细胞的调控作用，从而为破骨细胞骨吸收机制的研究奠定方法学的基础。方法：将不同浓度１，２５（ＯＨ）２Ｄ３加入原代培养的刀骨髓细胞培养液中，利用抗酒石酸酸性磷酸酶（ＴＲＡＰ）染色，监测不同时间点破骨细胞的形成情况，利用倒置光相差异微镜和扫描电镜检测所诱导形成破骨细胞的骨吸收功能情况。结果：培养前３天，细胞ＴＲＡＰ染色阴性，第４天出现ＴＲＡＰ阳性单核细     

破骨细胞微管正端蛋白动态成像观察

目的 采用活细胞成像技术观察破骨细胞微管正端蛋白EB1在细胞内的分布及运动,初步研究微管在破骨细胞功能中的作用。方法 ①用脂质体转染方法（阳离子脂质体Lip2000）转染EB1-GFP基因至Raw264.7细胞系,G418筛选转染成功的Raw264.7细胞,荧光显微镜下观察后GFP蛋白免疫荧光染色确定稳定转染EB1-GFP的Raw264.7细胞系建立;②活细胞工作站下观察转染EB1-GFP的Raw264.7细胞中EB1蛋白的运动; ③用含100ng/mLRANKL和30ng/mL M-CSF的培养基分别诱导稳定转染EB1-GFP的Raw264.7细胞与正常Raw264.7细胞为破骨细胞,进行TRAP染色鉴定,比较两组细胞形态有无差别;④Raw264.7细胞系诱导出破骨细胞后,用细胞免疫荧光染色方法观察破骨细胞EB1蛋白的形态及分布;⑤活细胞工作站下观察稳转EB1-GFP的Raw264.7细胞诱导出的破骨细胞内EB1蛋白的运动状态。结果 ①脂质体转染方法建立了稳定转染EB1-GFP基因的Raw264.7细胞系;②观察到破骨前体细胞Raw264.7的微管正端蛋白（EB1）的运动轨迹;③转染EB1-GFP基因的Raw264.7细胞与正常Raw264.7细胞诱导的破骨细胞TRAP染色无明显差别;④活细胞工作站观察破骨细胞微管正端蛋白EB1的运动状态,结果表明破骨细胞微管活动性较破骨前体细胞Raw264.7活动性低。结论 ①EB1-GFP基因对破骨前体细胞系Raw264.7诱导破骨细胞无明显影响;②微管活动性降低可能与破骨细胞骨吸收活性相关。     

高产量高纯度的破骨细胞分离培养

目的 获得高产量高纯度破骨细胞，为骨吸收的体外研究提供丰富的细胞来源。方法 将经典分离乳兔四肢骨破骨细胞的方法与1，25(OH)2D3诱导骨髓干细胞生成破骨样细胞的方法相结合，并应用0．05％胰蛋白酶／0．02％ EDTA联合消化的方法将其纯化。结果 该方法可诱导生成大量的破骨样细胞，0．05％胰蛋白酶／0．02％ EDTA联合消化可使破骨细胞纯化率达95％。诱导生成的破骨样细胞TRAP染色阳性，体外培养具有噬骨能力。结论 该培养方法可产生大量高纯度的破骨样细胞，可为破骨细胞的体外分子生物学研究提供丰富的细胞来源。     

低分子量褐藻糖胶对破骨细胞凋亡的影响

目的探讨低分子量褐藻糖胶(LMWF)对小鼠单核细胞RAW264.7诱导成熟破骨细胞凋亡的影响。方法通过100ng/m L RANKL诱导RAW264.7细胞株分化为破骨细胞,经TRAP特异性染色和骨吸收陷窝对诱导后的细胞进行鉴定。鉴定成功后,用100 ng/m L RANKL诱导RAW264.7细胞株5 d后,使用含有LMWF的培养基继续培养3 d,通过对TRAP阳性细胞计数和分析骨吸收面积来观察低分子量褐藻糖胶对破骨细胞的抑制和骨吸收功能情况;采用流式细胞术检测LMWF对破骨细胞凋亡的影响,capsase-3活性测试试剂盒检测LMWF对capsase-3活性进行测定;RT-PCR检测LMWF对成熟破骨细胞BAX与BCL-2基因表达的影响。结果单纯采用100 ng/m L的RANKL可成功诱导成熟的、有功能的破骨细胞。LMWF可以明显抑制RANKL诱导成熟破骨细胞的形成以及成熟破骨细胞的骨吸收功能;流式细胞术显示LMWF可增加成熟破骨细胞的早期凋亡率;并且能升高capsase-3的活性;PCR显示LMWF可明显下调破骨细胞凋亡相关的BCL-2和上调BAX基因mRNA表达,降低BCL-2/BAX的比值。结论低分子量褐藻糖胶可抑制破骨细胞的活性与骨吸收能力,促进破骨细胞凋亡,其主要机制是通过下调BCL-2和上调BAX mRNA基因表达实现的。     

Effect of estrogen on MMPs mRNA expression of osteoclasts

目的本实验通过体外分离培养兔破骨细胞，观察不同浓度雌激素对兔破骨细胞基质金属蛋白酶MMPmRNA表达的影响。方法体外分离培养出生24h内的新西兰兔破骨细胞，用含有不同浓度17β-雌二醇（0、10^-5～10^-13mol·L^-1）的M199培养液分别作用于破骨细胞，观察不同浓度雌激素及相同浓度雌激素不同时间对破骨细胞活性的影响，采用半定量逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）方法观察兔破骨细胞MMP-9 mRNA、MMP-8 mRNA表达状况。结果不同浓度17β-雌二醇对破骨细胞的活性有不同程度的抑制，同时对MMP-9 mRNA的表达有明显抑制作用，以10^-5、10^-6、10^-7mol·L^-1（P〈0．05）最为显著。所有破骨细胞均未表达MMP-8mRNA。结论不同浓度的雌激素呈时间和剂量依赖性地抑制破骨细胞的活性，对兔破骨细胞基质金属蛋白酶表达的调控作用随其浓度变化而不同。     

Polarized osteoclasts put marks of tartrate-resistant acid phosphatase on dentin slices--a simple method for identifying polarized osteoclasts

Osteoclasts form ruffled borders and sealing zones toward bone surfaces to resorb bone. Sealing zones are defined as ringed structures of F-actin dots (actin rings). Polarized osteoclasts secrete protons to bone surfaces via vacuolar proton ATPase through ruffled borders. Catabolic enzymes such as tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) and cathepsin K are also secreted to bone surfaces. Here we show a simple method of identifying functional vestiges of polarized osteoclasts. Osteoclasts obtained from cocultures of mouse osteoblasts and bone marrow cells were cultured for 48 h on dentin slices. Cultures were then fixed and stained for TRAP to identify osteoclasts on the slices. Cells were removed from the slices with cotton swabs, and the slices subjected to TRAP and Mayer's hematoxylin staining. Small TRAP-positive spots (TRAP-marks) were detected in the resorption pits stained with Mayer's hematoxylin. Pitted areas were not always located in the places of osteoclasts, but osteoclasts existed on all TRAP-marks. A time course experiment showed that the number of TRAP-marks was maintained, while the number of resorption pits increased with the culture period. The position of actin rings formed in osteoclasts corresponded to that of TRAP-marks on dentin slices. Immunostaining of dentin slices showed that both cathepsin K and vacuolar proton ATPase were colocalized with the TRAP-marks. Treatment of osteoclast cultures with alendronate, a bisphosphonate, suppressed the formation of TRAP-marks and resorption pits without affecting the cell viability. Calcitonin induced the disappearance of both actin rings and TRAP-marks in osteoclast cultures. These results suggest that TRAP-marks are vestiges of proteins secreted by polarized osteoclasts.     

二甲双胍对破骨细胞体外分化的影响

目的 探讨二甲双胍对破骨细胞体外分化的影响及其可能机制.方法 采用RANKL诱导鼠巨噬细胞系Raw264.7细胞破骨分化模型,给予不同浓度的二甲双胍(400 μmol/L、800 μmol/L和1000μmol/L)和雷帕霉素(100 hmol/L)处理后,通过抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate-resistant Acid Phosphatase,TRAP)染色和破骨细胞骨架结构荧光染色观察破骨细胞数量,骨吸收培养板观察骨陷窝面积,RT-PCR技术检测破骨细胞特异性基因TRAP、组织蛋白酶K、降钙素受体和金属基质蛋白酶-9的表达,ELISA法检测肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor,TNF-α)表达水平,Western-b1ot检测c-Fos蛋白以及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin complex l,mTORC1)信号通路下游底物S6K1 Thr389、S6 Ser235/236、4EBP1 Thr37/46的表达及磷酸化水平.结果 二甲双胍和雷帕霉素均可使RANKL诱导的破骨细胞数量减少,抑制破骨细胞特异性基因的表达、抑制TNF-α、c-Fos蛋白以及mTORC1信号通路下游底物S6K1 Thr389、S6 Ser235/236、4E-BP1 Thr37/46的磷酸化,且二甲双胍的抑制作用具有浓度依赖性.结论 二甲双胍可抑制RANKL诱导的破骨前体细胞分化,其机制可能与抑制TNF-α和c-Fos蛋白的生成,以及抑制mTORC1信号通路激活有关.

Abstract：

Objective To investigate the effects of mefformin on the differentiation of osteoclastas well as relative mechanism.Methods Raw264.7 cells from the murine macrophage cell line was used.Receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) was used to stimulate osteoclast differentiation from Raw264.7 cells.Osteoclast differentiation was assessed by tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) and actin fluorescence staining and counting the TRAP-positive cells after exposure to different concentrations of mefformin (0 μmol/L,400 μmol/L,800 μmol/L and 1000 μmol/L) or rapamicin (100 nmol/L) in the presence of 50 ng/ml RANKL for 5 days.Bone-resorbing activity was evaluated by BD BioCoatTM OsteologicTM Bone Cell Culture System.The expression of osteoclast-specific genes like TRAP,capthesin K,calcitonin receptor (CTR) and matrix metalloproteinase (MMP-9) was evaluated by RT-PCR.The expression of tumor necrosis factor-α(TNF-ct) S6K1Thr389,S6 Ser235/236,4E-BP1Thr37/46 and c-Fos protein was evaluated by ELISA kit and Western blot analysis,respectively.Results Mefformin dose-dependently inhibited RANKL-stimulated osteoclasts differentiation in Raw264.7 cell culture,as manifested by decrease of TRAP-positive multinucleated cells and pit erosion area,down-regulation of TRAP,cathepsin K,CTR and MMP-9 mRNA and reduction of TNF-α and c-Fos protein expression.Further study revealed that RANKL activated mTOR complex 1(mTORC1) signaling,while mefformin impaired RANKL-stimulated mTORC1 signaling.Rapamycin,an mTORCl-specific inhibitor and immunosuppressive macrolides could also prevent RANKL-induced osteoclast differentiation and bone resorption in vitro.Conclusion Mefformin inhibits osteoclastogenesis in vitro,which may due to reduction of TNF-α and c-Fos protein expression,and mTORC1 signaling is involved in this process.     

RANKL regulates Fas expression and Fas-mediated apoptosis in osteoclasts.

Osteoclast apoptosis is an influential determinant of osteoclast bone-resorbing activity. RANKL, a critical factor for osteoclastogenesis, is also important in osteoclast survival. However, the mechanisms by which RANKL prevents osteoclast apoptosis remain largely unknown. INTRODUCTION: Fas, a death receptor, mediates apoptosis in multiple types of cells including osteoclasts. Here we report that RANKL acts as a survival factor in osteoclasts by downregulating Fas-mediated apoptosis and Fas expression in mature osteoclasts. MATERIALS AND METHODS: RAW264.7 and mouse bone marrow macrophage/monocyte progenitors and progenitor-derived osteoclasts, in the presence of various concentrations of RANKL, were used in this study. Western blotting, semiquantitative RT-PCR, flow cytometry, nuclear staining, and a fluorescent caspase-3 activity assay were used to assess the effect of RANKL on Fas expression and Fas-mediated apoptosis. The involvement of NF-kappaB in the regulation of Fas by RANKL was analyzed by luciferase assay and EMSA. RESULTS: Mature osteoclasts generated in the presence of a high concentration of RANKL (3.33 nM) failed to respond to Fas-induced apoptosis. The lack of responsiveness in mature osteoclasts is caused by the low level of Fas expression, as detected by both semiquantitative PCR and Western blotting. Fas protein and mRNA expression are inhibited by RANKL in concentration-dependent manners. The downregulation of Fas expression by RANKL is not because of modulation of the stability of Fas protein or mRNA. The regulation of Fas expression by RANKL is biphasic. During the early stage of osteoclastogenesis (1 day) when Fas is expressed at a very low level, RANKL upregulates Fas promoter activity by 2.4 +/- 0.1-fold in a concentration-dependent manner and increases Fas mRNA and protein. This event correlates with regulation of the binding activity of NF-kappaB to the Fas promoter by RANKL, as detected by EMSA. In osteoclast precursors, the induction of Fas promoter activity by RANKL was dramatically reduced when NF-kappaB binding sites on the Fas promoter were mutated. CONCLUSION: RANKL upregulates Fas expression in osteoclast progenitors through NF-kappaB, making osteoclasts targets of Fas-stimulated apoptosis. In differentiated mature osteoclasts, RANKL reduces the levels of Fas expression and Fas-mediated apoptosis, acting as a survival factor.