يشكل التوازن العظمي نموذجا فسيولوجيا منسقا بشكل رائع في الفقاريات ، متناسقا من خلال التوازن الدقيق بين تكوين العظام بوساطة بانيات العظم وارتشاف العظام الذي يحركها ناقضات العظم1. يحافظ هذا التوازن المعقد على سلامة الهيكل العظمي ، والمرونة الميكانيكية الحيوية ، ودقة التمثيل الغذائي طوال عمر الفرد ، ويستجيب ديناميكيا للمتطلبات الميكانيكية ، واضطرابات الغدد الصماء ، والتحديات المرضية2. تتضمن دورة إعادة تشكيل العظام مراحل متسلسلة من التنشيط والارتشاف والانتقال والتكوين والإنهاء ، وكل منها تحكمه شلالات جزيئية معقدة تضمن التزامن الزماني المكاني للأنشطة الخلوية3.
يؤدي تعطيل هذه الآلية المتماثلة ، لا سيما من خلال نشاط ناقضات العظم المفرط أو عدم كفاية وظيفة بانيات العظم ، إلى فقدان العظام المرضي ، وهو سمة من سمات العديد من اضطرابات انحلال العظام4،5. تشمل هذه الحالات مجموعة واسعة من الأمراض ، بما في ذلك هشاشة العظام بعد انقطاع الطمث والشيخوخة ، والتهاب المفاصل الروماتويدي ، والتهاب المفاصل ، وإصابة العظام الورمية ، ومرض باجيت ، واضطرابات اللثة6. تشمل المظاهر السريرية لارتشاف العظام المفرط زيادة خطر الكسور ، وتشوه الهيكل العظمي ، والألم المزمن ، والإعاقة الوظيفية ، وعبء الرعاية الصحية الكبير6،7. تشير المقاييس الوبائية المعاصرة إلى أن هشاشة العظام وحدها تؤثر على أكثر من 200 مليون فرد في جميع أنحاء العالم ، مع الكسور المرتبطة بها مما يؤدي إلى مراضة كبيرة ووفيات وتكاليف اقتصادية تتجاوز مليارات الدولارات سنويا7،8.
تظهر ناقضات العظم على شكل خلايا عملاقة متعددة النوى عالية التخصص مشتقة من السلائف المكونة للدم لسلالة البلعمة أحادية النواة ، وتحديدا البلاعم المشتقة من نخاع العظام9. يمثل تكوينها عملية معقدة متعددة الخطوات تتطلب تنسيقا دقيقا للإشارات خارج الخلية ، وشلالات الإشارات داخل الخلايا ، وبرامج النسخ10. تشمل السيتوكينات الأساسية التي تحكم تكوين هشاشة العظام منشط مستقبلات العامل النووي κB (RANKL) وعامل تحفيز مستعمرة البلاعم (M-CSF) ، والتي ترتبط بمستقبلاتها RANK و c-Fms لبدء برامج التمايز11. يؤدي تفاعل RANKL-RANK إلى تنشيط مسارات إشارات متعددة في اتجاه مجرى النهر ، بما في ذلك كينازات البروتين المنشطة بالميتوجين (MAPKs) ، والعامل النووي κB (NF-κB) ، والفوسفينوسيتيد 3-كيناز / بروتين كيناز ب (PI3K / Akt) ، ومسارات الكالسيوم / الكالسينيورين ، والتي تتقارب على العامل النووي للخلايا التائية المنشطة السيتوبلازم 1 (NFATc1) ، منظم النسخ الرئيسي لتكوين هشاشة العظام10،11،12.
من بين الآليات التنظيمية المختلفة التي تتحكم في بيولوجيا ناقضات العظم ، برزت إشارات Notch كمغير حاسم مع وظائف معقدة وتعتمد على السياق13. مسار Notch هو نظام اتصال خلوي خلوي محفوظ تطوريا يحكم تحديد مصير الخلية والتمايز والتكاثر وموت الخلايا المبرمج عبر الأنسجة المتنوعة ومراحل النمو14. في الثدييات ، تتفاعل أربعة مستقبلات Notch (Notch1-4) مع خمسة روابط أساسية (تشبه دلتا 1 و 3 و 4 و Jagged 1 و 2) للتوسط في الإشارات بين الخلايا. يتضمن تنشيط المسار ربط الترابط ، والتغيرات التوافقية ، والانقسام المحلل للبروتين المتسلسل بواسطة ADAM metalloproteases ومركب γ-secretase ، والذي يطلق في النهاية مجال Notch داخل الخلايا (NICD) للنقل النووي وتنظيم النسخ للجينات المستهدفة ، بما في ذلك عائلات Hes و Hey14،15. لا يزال دور إشارات Notch في تكوين هشاشة العظام مثيرا للجدل ويبدو أنه يعتمد بشكل كبير على السياق ، حيث أبلغت الدراسات عن كل من التأثيرات التحفيزية والمثبطة اعتمادا على الأنواع الفرعية المحددة للمستقبلات ، وتوافر الترابط ، والبيئة المكروية الخلوية ، والظروف التجريبية16،17،18.
تركز الأساليب العلاجية السائدة لأمراض انحلال العظم بشكل أساسي على الاستراتيجيات المضادة للارتشاف ، بما في ذلك البايفوسفونات ، ودينوسوماب (مثبط RANKL) ، ومعدلات مستقبلات هرمون الاستروجين الانتقائية ، والكالسيتونين7،8،19. على الرغم من أن هذه العلاجات تقلل بشكل فعال من ارتشاف العظام وخطر الكسور ، إلا أنها ترتبط بقيود كبيرة ، بما في ذلك سمية الجهاز الهضمي ، ونخر العظم في الفك ، والكسور غير النمطية ، وزيادة خطر الإصابة بالعدوى ، والمخاوف بشأن السلامة على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك ، قد تثبط هذه العوامل بشكل مفرط دوران العظام ، مما قد يضر بجودة العظام وآليات الإصلاح. وبالتالي ، هناك حاجة سريرية ملحة لعوامل علاجية جديدة يمكنها تثبيط نشاط ناقضات العظم المرضية بشكل انتقائي مع تقليل الآثار الضارة والحفاظ على قدرة إعادة تشكيل العظام الفسيولوجية8،14.
تمثل مثبطات γ-Secretase فئة واعدة من المركبات ذات التطبيقات المحتملة في أمراض انحلال العظام من خلال تعديل إشارات Notch14،20. وقد درست هذه العوامل على نطاق واسع في علم الأورام وأبحاث الأمراض التنكسية العصبية, مع تقدم العديد من المركبات إلى التجارب السريرية لمرض الزهايمر وأنواع مختلفة من السرطان. أظهر LY900009 ، وهو مثبط γ سيكرتيز قوي وانتقائي ، خصائص دوائية مواتية ، بما في ذلك الخصوصية العالية والتوافر البيولوجي وملف تعريف السلامة الذي يمكن التحكم فيه في الدراسات الأولية21،22. ومع ذلك ، فإن آثاره المحددة على تكوين هشاشة العظام الناجم عن RANKL والفائدة العلاجية المحتملة في أمراض حال العظم لا تزال غير مميزة بشكل كامل. تم تصميم هذه الدراسة لتقييم ما إذا كان LY900009 يمكن أن يمنع تكوين هشاشة العظام من خلال تعطيل إشارات Notch ، مما قد يقدم نهجا علاجيا جديدا لأمراض حال العظام. قمنا بتطوير بروتوكولات شاملة لتقييم آثارها على تكوين ناقضات العظم ، ونشاط ارتشاف العظام ، ومسارات الإشارات ، والفعالية في الجسم الحي في نماذج فقدان العظام الالتهابية.