$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Bot is een dynamisch weefsel dat continu wordt vernieuwd, waarbij botresorbing osteoclasten en botvormende osteoblasten betrokken zijn. Belangrijk is dat deze processen gekoppeld zijn aan andere cellen die in de mergholte verblijven, zoals hematopoëtische cellen en mergvetkleurcellen. Een storing in de botvernieuwing resulteert in skeletaal fragiel en een daaropvolgende toename van fracturen1. Recente studies hebben de belangrijkheid van metabolische substraten en energetisch metabolisme aangetoond om zowel botvorming als botresorptie te reguleren2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Targeting metabolische paden wordt gebruikt om verschillende kankers te behandelen en zou een provocerend hulpmiddel kunnen zijn dat kan worden toegepast om verschillende aandoeningen te bestrijden die leiden tot een verhoogde fracture frequentie18. Daarom is het belangrijk om een volledig begrip te hebben van het cellulaire metabolisme in alle botcellen. Helaas is het bestuderen van botcellen in hun oorspronkelijke omgeving uitdagend vanwege hun lokalisatie binnen het gemineraliseerde weefsel. In vergelijking met ongemineraliseerd weefsel zijn de vereiste stappen die nodig zijn om bot te verwerken, moeilijk voor moleculaire en mechanistische studies van hun metabolische status. Als zodanig heeft deze verzameling tot doel gevestigde technieken te benadrukken die worden gebruikt om metabolische paden in cellen te monitoren die zijn geïsoleerd uit hun skeletnische.
"Osteoenergetica" beschrijft de metabolische processen en bio-energetische potentieel van osteoblasten en blijft een actief gebied van wetenschappelijk onderzoek en onderzoek. Voorafgaand aan het vermogen van de cellen om ATP te maken en te gebruiken, moeten energetische substraten echter eerst worden verkregen. Drie artikelen binnen deze verzameling benadrukken methoden die worden gebruikt om specifieke substraatbestemmingen binnen botcellen te monitoren. Eerst beschrijven Shen en Karner19 technieken om aminozuurconsumptie te evalueren in gekweekte cellen in vitro of geïsoleerde botten ex vivo. In het in vitro systeem worden gekweekte ST2-cellen gedurende een vooraf bepaalde tijd geïncubeerd met L-[3,4-3H]-glutamine, en glutamine-opname wordt gekwantificeerd met behulp van een scintillatieteller. Evenzo, in het ex vivo systeem, worden botten die zijn geoogst uit neonatale muizen geïncubeerd met radio-gelabelde aminozuren, en aminozuur-opname wordt geschat met behulp van een scintillatieteller. Deze methoden staan een snelle en gevoelige evaluatie toe van aminozuur-opname in botcellen of in geïsoleerde botten. Belangrijk is dat deze methoden gemakkelijk aanpasbaar zijn om verschillende aminozuren of andere energetische substraten te evalueren en om verschillende wetenschappelijke vragen te testen.
Naast aminozuren vertegenwoordigen glucose en lange keten vetzuren (LCFA) een dichte levering van cellulaire energie of ATP. In deze capaciteit komen LCFA de mitochondriën binnen via carnitine palmitoyl transferase (CPTI/II), waar ze gemakkelijk worden geoxideerd via β-oxidatie, en kunnen vervolgens de tricarboxylzuur (TCA) of oxidatieve fosforyleringscyclus binnengaan om ATP te produceren. Deze reeks chemische reacties resulteert uiteindelijk in koolstof die wordt vrijgegeven als gasvormig kooldioxide (CO2), wat moeilijk te kwantificeren is. Song et al. en Kim et al. beschrijven vakkundig twee gerelateerde methoden om de metabolieten te meten die worden gegenereerd in het oxidatieproces20,21. Beide technieken gebruiken een 14C-gelabeld koolstofsubstraat en filterpapier als een "vangst" hulpmiddel om de vrijgekomen 14CO2 te kwantificeren. Elk van deze methoden is echter even belangrijk omdat ze unieke kweekvaten en gegevensnormalisatietechnieken beschrijven. Bovendien beschrijven Song et al.20 hoe substratenoxidatie kan worden berekend, terwijl Kim et al.21 een extra methode omvatten om zuuroplosbare metabolieten te meten.
Deze traceerstudies stellen de onderzoeker in staat om het metabolische lot van verschillende substraten te bepalen. Als aanvulling gebruiken Jayapalan et al.22 metabolische fluxanalyses om metabolische processen te monitoren, inclusief glycolyse en oxidatieve fosforylering via mitochondriale ademhaling. Deze apparatuur meet fundamenteel zuurstof en pH in levende celculturen in real-time. Daarom kan door primaire beenmergstromacellen (BMSC's) door osteoblastdifferentiatie te kweken, een verscheidenheid aan experimenten worden uitgevoerd met bewaking van de metabolische paden23. Deze techniek kan worden uitgevoerd met vier verschillende injecties, waardoor onderzoekers de experimenten kunnen aanpassen aan specifieke wetenschappelijke vragen, terwijl ze ook standaardprotocollen kunnen volgen, inclusief ATP-snelheid, brandstof/substraatgebruik, mitochondriale ademhaling en glycolytische snelheidsassays. Ten slotte, aangezien veel van deze experimenten mechanisch van aard zijn, is het van essentieel belang om een homogene celpopulatie te onderhouden zonder besmetting door andere celtypen. De in vitro celcultuursystemen die worden gebruikt om botcelmetabolische processen te monitoren, hebben veel inherente beperking