Kemik homeostazı, omurgalılarda, osteoblast aracılı kemik oluşumu ile osteoklast güdümlü kemik rezorpsiyonu arasındaki hassas denge ile uyumlu hale getirilmiş, zarif bir şekilde düzenlenmiş bir fizyolojik paradigma oluşturur1. Bu karmaşık denge, kişinin yaşamı boyunca iskelet bütünlüğünü, biyomekanik esnekliği ve metabolik sadakati korur, mekanik taleplere, endokrin bozulmalara ve patolojik zorluklara dinamik olarak yanıt verir2. Kemik yeniden şekillenme döngüsü, her biri hücresel aktivitelerin uzay-zamansal senkronizasyonunu sağlayan karmaşık moleküler kaskadlar tarafından yönetilen sıralı aktivasyon, rezorpsiyon, geçiş, oluşum ve sonlandırma aşamalarını içerir3.
Bu homeostatik mekanizmanın, özellikle aşırı osteoklast aktivitesi veya yetersiz osteoblast fonksiyonu yoluyla bozulması, çok sayıda osteolitik bozukluğun özelliği olan patolojik kemik kaybını hızlandırır 4,5. Bu durumlar, menopoz sonrası ve yaşlanan osteoporoz, romatoid artrit, inflamatuar artrit, neoplastik kemik tutulumu, Paget hastalığı ve periodontal bozukluklar dahil olmak üzere geniş bir hastalık yelpazesini kapsar6. Aşırı kemik rezorpsiyonunun klinik belirtileri arasında artmış kırık riski, iskelet deformitesi, kronik ağrı, fonksiyonel sakatlık ve önemli bir sağlık yükü yer alır 6,7. Çağdaş epidemiyolojik ölçümler, osteoporozun tek başına dünya çapında 200 milyondan fazla kişiyi etkilediğini ve ilişkili kırıkların önemli morbidite, mortalite ve yılda milyarlarca doları aşan ekonomik maliyetlerle sonuçlandığını göstermektedir 7,8.
Osteoklastlar, mononükleer fagosit soyunun hematopoietik öncülerinden, özellikle kemik iliğinden türetilen makrofajlardantüretilen oldukça özelleşmiş çok çekirdekli dev hücreler olarak kendini gösterir 9. Oluşumları, hücre dışı sinyallerin, hücre içi sinyal kaskadlarının ve transkripsiyonel programların hassas koordinasyonunu gerektiren karmaşık çok adımlı bir süreci temsil eder10. Osteoklastogenezi yöneten temel sitokinler, farklılaşma programlarını başlatmak için ilgili reseptörleri RANK ve c-Fms'ye bağlanan nükleer faktör κB ligandının (RANKL) reseptör aktivatörünü ve makrofaj koloni uyarıcı faktörü (M-CSF) içerir11. RANKL-RANK etkileşimi, mitojenle aktive olan protein kinazlar (MAPK'ler), nükleer faktör κB (NF-κB), fosfoinositid 3-kinaz/protein kinaz B (PI3K/Akt) ve osteoklastogenezin ana transkripsiyonel düzenleyicisi olan aktive edilmiş T hücreleri sitoplazmik 1'in (NFATc1) nükleer faktöründe birleşen kalsiyum/kalsinörin yolları dahil olmak üzere çoklu aşağı akış sinyal yollarının aktivasyonunu tetikler 10,11,12.
Osteoklast biyolojisini kontrol eden çeşitli düzenleyici mekanizmalar arasında, Çentik sinyali, karmaşık ve bağlama bağlı işlevlere sahip kritik bir modülatör olarak ortaya çıkmıştır13. Notch yolu, çeşitli dokular ve gelişim aşamaları arasında hücre kaderinin belirlenmesini, farklılaşmasını, çoğalmasını ve apoptozu yöneten, evrimsel olarak korunmuş bir hücre-hücre iletişim sistemidir14. Memelilerde, dört Çentik reseptörü (Notch1-4), hücreler arası sinyalleşmeye aracılık etmek için beş kanonik ligand (Delta benzeri 1, 3 ve 4 ve Jagged 1 ve 2) ile etkileşime girer. Yol aktivasyonu, ADAM metaloproteazları ve γ-sekretaz kompleksi tarafından ligand bağlanmasını, konformasyonel değişiklikleri ve sıralı proteolitik bölünmeyi içerir, bu da sonuçta Hes ve Hey aileleri14,15 dahil olmak üzere hedef genlerin nükleer translokasyonu ve transkripsiyonel düzenlenmesi için Notch hücre içi alanını (NICD) serbest bırakır. Notch sinyalinin osteoklastogenezdeki rolü tartışmalı olmaya devam etmektedir ve spesifik reseptör alt tiplerine, ligand mevcudiyetine, hücresel mikro çevreye ve deneysel koşullara bağlı olarak hem uyarıcı hem de inhibe edici etkiler bildiren çalışmalarla büyük ölçüde bağlama bağlı görünmektedir 16,17,18.
Osteolitik hastalıklar için yaygın terapötik yaklaşımlar öncelikle bifosfonatlar, denosumab (RANKL inhibitörü), seçici östrojen reseptör modülatörleri ve kalsitonin 7,8,19 dahil olmak üzere anti-rezorptif stratejilere odaklanmaktadır. Bu tedaviler kemik erimesini ve kırık riskini etkili bir şekilde azaltsa da, gastrointestinal toksisite, çene osteonekrozu, atipik kırıklar, artan enfeksiyon riski ve uzun vadeli güvenlikle ilgili endişeler gibi önemli sınırlamalarla ilişkilidir. Ek olarak, bu ajanlar kemik döngüsünü aşırı derecede baskılayarak potansiyel olarak kemik kalitesini ve onarım mekanizmalarını tehlikeye atabilir. Sonuç olarak, yan etkileri en aza indirirken ve fizyolojik kemik yeniden şekillenme kapasitesini korurken patolojik osteoklast aktivitesini seçici olarak inhibe edebilen yeni terapötik ajanlara acil bir klinik ihtiyaç vardır 8,14.
γ-Sekretaz inhibitörleri, Notch sinyalinin14,20 modülasyonu yoluyla osteolitik hastalıklarda potansiyel uygulamaları olan umut verici bir bileşik sınıfını temsil eder. Bu ajanlar, onkoloji ve nörodejeneratif hastalık araştırmalarında kapsamlı bir şekilde incelenmiştir ve çeşitli bileşikler, Alzheimer hastalığı ve çeşitli kanserler için klinik deneylere ilerlemiştir. Güçlü ve seçici bir γ-sekretaz inhibitörü olan LY900009, ön çalışmalarda yüksek özgüllük, biyoyararlanım ve yönetilebilir bir güvenlik profili dahil olmak üzere olumlu farmakolojik özellikler göstermiştir21,22. Bununla birlikte, RANKL'nin neden olduğu osteoklastogenez üzerindeki spesifik etkileri ve osteolitik hastalıklarda potansiyel terapötik faydası tam olarak karakterize edilmemiştir. Bu çalışma, LY900009 Notch sinyallemesinin bozulması yoluyla osteoklastogenezi inhibe edip edemeyeceğini değerlendirmek ve potansiyel olarak osteolitik hastalıklar için yeni bir terapötik yaklaşım sunmak üzere tasarlanmıştır. İnflamatuar kemik kaybı modellerinde osteoklast oluşumu, kemik erimesi aktivitesi, sinyal yolları ve in vivo etkinlik üzerindeki etkilerini değerlendirmek için kapsamlı protokoller geliştirdik.