کلسیم خارج سلولی و گیرنده حساس به کلسیم القاء استخوانی را در سلول های استرومایی مزانشیمی تحریک می کند
استخوان منبع اصلی کلسیم و سلولهای پیش سازدر بدن است. در فرآیند جذب استخوان، غلظت کلسیم موضعی به 8-40 میلی متر می رسد و سلول های اطراف آن در معرض این نوسانات کلسیم قرار می گیرند. این محرک سیگنالی است که توسط گیرنده های حساس به کلسیم ( CaSR ) ، که تنظیم کننده مسیرهای سیگنالینگ تکثیری و کموتاکسیک وابسته به پروتئین G هستند، شناسایی می شود. هدف از این مطالعه بررسی نقش کلسیم خارج سلولی (Ca ²⁺ ) و گیرنده حساس به کلسیم در القاء استخوانی بود. سلول های استرومایی مزانشیمی مغز استخوان موش صحرایی ( rBMSCs ) با 10 میلی متر از Ca ²⁺ تحریک شدند. چندین آزمایش برای نشان دادن اثر Ca ²⁺ بر کموتاکسی ، تکثیر و تمایز به رده استخوانی انجام شد. مشخص شد که Ca ²⁺ سبب مهاجرت و تکثیر rBMSCs به صورت وابسته به غلظت می شود. همچنین Real-time PCR  و ایمونوفلورسانس نشان داد که 10 میلی مولار Ca ²⁺  سبب تحریک بیان بالای مارکرهای استخوانی، از جمله آلکالین فسفاتاز (ALP) ، سیالوپروتئین استخوانی، کلاژن Ia1 و استئوکلسین در rBMSCs می شود. روشهای سنجش عملکرد با تعیین فعالیت آلکالین فسفاتازی و تست معدنی شدن هر دو اثبات کننده افزایش بیان این نشانگرها در rBMSCs تحریک شده با Ca ²⁺ بود. علاوه براین، مهار CaSR سبب مهار پاسخ سلولی به تحریک با غلظت بالای Ca ²⁺ شد که نشان دهنده نقش Ca ²⁺ به عنوان یک تنظیم کننده اصلی این پاسخ های سلولی است.

Acta Biomater. 2014 Feb 10. pii: S1742-7061(14)00056-7. doi: 10.1016/j.actbio.2014.02.004. [Epub ahead of print]

Extracellular calcium and CaSR drive osteoinduction in mesenchymal stromal cells.

González-Vázquez A¹, Planell JA¹, Engel E².

Abstract

Bone is the main store of calcium and progenitor cells in the body. During the resorption process, the local calcium concentration reaches 8-40 mM, and the surrounding cells are exposed to these fluctuations in calcium. This stimulus is a signal that is detected through the calcium sensing receptor (CaSR), which modulates chemotactic and proliferative G protein-dependent signaling pathways. The objective of the present work is to evaluate the roles of extracellular calcium ([Ca²⁺]_o) and CaSR in osteoinduction. Rat bone marrow mesenchymal stromal cells (rBMSCs) were stimulated with 10 mM of Ca²⁺. Several experiments were conducted to demonstrate the effect of [Ca²⁺]_o on chemotaxis, proliferation and differentiation to the osteoblastic lineage. It was found that [Ca²⁺]_o induces rBMSCs migration and proliferation in a concentration-dependent manner. Real-time PCR and immunofluorescence also revealed that 10 mM Ca²⁺ stimulates overexpression of osteogenic markers in rBMSCs, including alkaline phosphatase (ALP), bone sialoprotein, collagen Ia1 and osteocalcin. Functional assays determining ALP activity and mineralization tests both corroborate the increased expression of these markers in rBMSCs stimulated with Ca²⁺. Moreover, CaSR blockage inhibited the cellular response to stimulation with high concentrations of [Ca²⁺]_o, revealing that the CaSR as a key modulator of these cellular responses.

PMID: 24525034