In vivo onderzoek naar de rol van Piezo1 in leeftijdsgebonden verlies van mechanosensititiveit in het skelet. 01/04/2021 - 31/03/2022

Abstract

Ons skelet is een uiterst dynamisch orgaan dat reageert op de aan- of afwezigheid van mechanische stimuli op een tegengestelde manier. Regelmatige beweging heeft anabole en voordelige effecten op de sterkte van ons skelet, terwijl fysieke inactiviteit snel kan resulteren in botverlies. Fysieke activiteit is daarom ook een belangrijke pijler in de preventie en behandeling van verschillende vaak voorkomende aandoeningen die onze huidige samenleving typeren, zoals osteoporose. Gekenmerkt door ernstig botverlies en -breuken, treft osteoporose voornamelijk mannen en vrouwen boven de leeftijd van 50 jaar, i.e. de fysiek minder actieven. Maar ook jongvolwassenen hebben tegenwoordig een meer sedentaire levensstijl, met al dan niet tijdelijke nadelige effecten op hun skelet. Ondanks de effecten van mechanische stimuli op het skelet welbekend zijn, blijven de mechanismen die deze stimuli vertalen naar de bijhorende cellulaire en moleculaire respons nog relatief ongekend. Zeer recent werd het Piezo1 kanaal geïdentificeerd door ons en andere onderzoekers als een essentiële sensor van mechanische prikkels in verschillende skeletceltypes, zoals chondrocyten, osteoblasten en osteocyten. Dit werd geïllustreerd door verschillende conditionele Piezo1-knockout muismodellen die allen vroegtijdige osteoporose vertoonden met of zonder meerdere botbreuken en niet langer reageerden op mechanische prikkels. Deze eerste studies toonden duidelijk al aan dat Piezo1 een cruciale rol speelt in de groei en het onderhoud van het skelet, maar de ernst van hun skeletfenotypes verhindert ook de studie van mildere en meer translationele vormen van verlies van mechanosensatie. Het algemene doel van het voorgestelde project is daarom om geïnduceerd verlies van Piezo1-gemedieerde mechanosensitiviteit na te bootsen en te karakteriseren in vivo op verschillende leeftijden. Zo zullen we jonge en oudere volwassen muizen met een induceerbare knockout van Piezo1 in bot- of kraakbeenweefsel onderzoeken. Op deze manier kunnen we algemene of leeftijdsspecifieke effecten op het skeletfenotype van deze muizen oppikken en daarnaast ook nagaan of er verschillen zijn in circulerende serumparameters die bijdragen tot deze fenotypes. Het skelet van deze muizen met induceerbare knock-out van Piezo1 in kraakbeen of botweefsel zal onderzocht worden door een combinatie van µCT-analyse en histologie, waarbij we informatie zullen verzamelen over zowel de structurele als cellulaire eigenschappen van het skelet. Algemeen zal dit voorgestelde project ons informeren over de leeftijdsspecifieke effecten van het verlies van mechanosensatie door Piezo1. Bovendien zullen deze resultaten ongetwijfeld ook leiden tot een verbeterd begrip van de acute effecten van bijvoorbeeld een periode van immobilisatie, minder fysieke activiteit of een ruimtevlucht op een jong of ouder volwassen skelet.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Gα subunits als intracellulaire partners van WNT16 in osteoblasten - een functionele analyse 26/11/2015 - 31/12/2016

Abstract

Osteoporose is een vaak voorkomende botaandoening die gekenmerkt wordt door een pathologisch lage botdensiteit enerzijds en veranderingen in de micro-architectuur van het botweefsel anderzijds, wat leidt tot een verhoogd risico op fracturen. Op dit moment wordt één op drie vrouwen en één op vijf mannen ouder dan 50 jaar geconfronteerd met een osteoporotische fractuur, wat maakt dat osteoporose een ernstig gezondheidsprobleem is van onze vergrijzende samenleving. Hiertoe werden het afgelopen decennium verschillende kandidaatgen en genoomwijde associatiestudies uitgevoerd om nieuwe mogelijke therapeutische aangrijpingspunten voor osteoporose te identificeren. In verschillende van deze genetische studies werd het WNT16 gen, een modulator van de WNT signaaltransductie, geassocieerd met botdensiteit en fractuurrisico. De daaropvolgende in vitro en in vivo functionele studies tonen eveneens aan dat WNT16 een potentieel aangrijpingspunt kan zijn voor de behandeling van osteoporose en dat nieuwe behandelingsstrategieën die de regulatie van WNT16 beïnvloeden, eveneens interessant kunnen zijn. Het doel van dit project is daarom de reeds gekende intracellulaire effecten van WNT16 op de WNT signaaltransductie in osteoblasten te verklaren. Onze preliminaire data tonen immers aan dat WNT16 zowel de canonieke als de niet-canonieke WNT signaalwegen kan activeren in osteoblasten, waarbij de activatie van de canonieke WNT signaalweg bovendien gebeurt op een atypische manier. De huidige literatuur suggereert dat deze preliminaire data verklaard kunnen worden door de rekrutering van specifieke Gα-subunits naar de Frizzled receptor nadat WNT16 hierop bindt op de osteoblasten. Om dit na te gaan zullen we knockdown uitvoeren van deze Gα-subunits in osteoblasten, waarna we de activiteit van de verschillende WNT signaalwegen door WNT16 gaan monitoren. De uitvoering van deze functionele experimenten kan bijdragen tot een verbeterd inzicht in het effect van WNT16 op osteoblasten. Deze kennis kan op lange termijn zeker waardevol zijn in het onderzoek naar nieuwe behandelingsstrategieën om in de toekomst het risico op osteoporotische fracturen te reduceren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)