Domaine de recherche

Introduction et fonction de l’ostéoprogéniteur

Les cellules ostéoprogénitrices, également appelées ostéoblastes, sont nommées pour leur capacité à s’auto-entretenir et à s’auto-renouveler. Les cellules souches peuvent être divisées en deux cellules souches ou deux cellules progénitrices dirigées par un haut degré du mécanisme de régulation. Le renouvellement cellulaire est précis, et les cellules souches sont relativement statiques pendant tout le processus de prolifération. La cellule accomplit la tâche de synthèse de l’ADN et d’expansion cellulaire et conserve son information génétique d’origine, tout en produisant continuellement des cellules progénitrices, elle ne prolifère pas et ne se différencie pas. Elle peut se différencier en ostéoblastes sous l’induction d’un milieu de culture contenant de la dexaméthasone, de l’acide ascorbique et du phosphate de glycérol. Au cours du processus de différenciation, des caractéristiques des cellules osseuses peuvent apparaître : synthèse de collagène de type I, expression de la phosphatase alcaline, sécrétion de calcium osseux et dépôt d’hydroxyapatite. Dans les études actuelles sur l’ingénierie du tissu osseux, il existe de nombreux rapports sur les cellules ostéogéniques, et relativement peu d’études sur les cellules ostéoprogénitrices qui peuvent proliférer, se différencier en cellules ostéogéniques et finalement former de l’os. En comprenant les caractéristiques biologiques des cellules progénitrices et certains progrès relativement nouveaux de la recherche, nous pouvons fournir quelques nouvelles idées et moyens dans le traitement de la réparation des défauts ou de l’ostéoporose du tissu osseux.

Caractéristiques des ostéoprogéniteurs

Caractéristiques du stade de différenciation des cellules ostéoprogénitrices : Les ostéoblastes dérivent des cellules ostéoprogénitrices mésenchymateuses et jouent un rôle majeur dans l’ostéogenèse. Lorsque ces cellules sont introduites dans la zone de défaut osseux d’animaux adultes, elles peuvent favoriser la formation osseuse. Il est donc clair que la fonction et le processus de différenciation des ostéoprogéniteurs nous permettent de mieux comprendre le métabolisme du tissu osseux. Il a été rapporté que les cellules progénitrices osseuses sont obtenues par la digestion du crâne de fœtus de rat avec des enzymes chronométrées et continues. Les cellules ostéoprogénitrices sont très sensibles à la dexaméthasone et l’expression des marqueurs de formation osseuse est renforcée sous l’induction de la dexaméthasone. Il a été confirmé par le test de l’activité de la phosphatase alcaline et du dépôt de calcium que la première à la troisième génération de cellules de crâne de fœtus de rat digérées par enzyme répondait bien à la dexaméthasone. Cela indique qu’il s’agit d’ostéoprogéniteurs situés sur le périoste et la surface osseuse et d’ostéoblastes immatures. La troisième génération de cellules peut former le plus grand nombre de nodules osseux, ce qui indique qu’il s’agit du plus grand nombre de cellules ostéoprogénitrices. La première génération est la cellule ostéoprogénitrice la plus proliférative. À l’inverse, la quatrième génération de cellules du crâne de fœtus de rat réagit mal à la dexaméthasone. L’expérience montre que l’expression du récepteur des glucocorticoïdes dans les cellules osseuses est inférieure à celle des cellules ostéoprogénitrices et des ostéoblastes, ce qui indique que les quatrième et cinquième générations d’enzymes digestives de cellules de crâne de rat fœtal comprennent principalement des cellules osseuses. Changements liés à l’âge dans les cellules ostéoprogénitrices : Dans les études sur les changements liés à l’âge des ostéoblastes, il a été constaté que la capacité de formation osseuse des cellules stromales de la moelle osseuse humaine n’était pas liée à l’âge. Le nombre de cellules stromales chez les personnes âgées et les jeunes adultes est fondamentalement similaire en termes de culture in vitro. La capacité réduite de formation osseuse des personnes âgées est due à des changements dans l’environnement interne de l’individu qui réduisent le potentiel ostéogénique des cellules ostéoprogénitrices. Avec l’augmentation de l’âge, la capacité proliférative des cellules ostéoprogénitrices s’affaiblit progressivement, mais leur nombre ne diminue pas de manière significative. Les cellules ostéoprogénitrices des souris âgées sont moins sensibles aux résultats mitogènes induits par le facteur de croissance basique des fibroblastes que les jeunes rats.

Régulation des cellules ostéoprogénitrices

Les cellules ostéoprogénitrices jouant un rôle important dans la formation osseuse, leur régulation est particulièrement importante. Les récepteurs du Y-neuropeptide de type 2 sur les cellules ostéoprogénitrices : Traditionnellement, le processus de formation osseuse est principalement régulé par le système endocrinien et des facteurs locaux tels que les cytokines et les facteurs de croissance. Cependant, ce point de vue change progressivement. Il existe de plus en plus de preuves que les neurocytokines présentes dans le tissu osseux peuvent également modifier l’activité des cellules osseuses. Des études ont confirmé que les cellules nerveuses pénétrant dans le tissu osseux sont associées à l’hypothalamus, ce qui est cohérent avec la délétion conditionnelle des récepteurs du neuropeptide Y de type 2. Il a été démontré que des fibres immunoréactives au neuropeptide Y sont présentes dans la moelle osseuse, le périoste et le tissu osseux. Des études ont montré que le nombre de cellules ostéoprogénitrices dérivées de souris Y2-/- et leur capacité ostéogénique sont accrus. Dans le même temps, l’absence de récepteur Y2 peut entraîner une régulation négative du récepteur Y1 par les cellules stromales, peut-être parce que le tissu osseux ne peut pas inhiber la libération du neuropeptide Y en retour, ce qui entraîne une stimulation excessive du récepteur Y1 et favorise la minéralisation osseuse, ce qui peut servir au traitement de la masse osseuse. La tyrosine kinase 2 riche en proline et la kinase d’adhésion focale (FAK) sont des protéines kinases à tyrosine non réceptrices qui forment ensemble la famille des kinases d’adhésion focale. La tyrosine kinase 2 riche en proline est la kinase de plus haut niveau dans le cerveau et le système hématopoïétique. De nombreuses expériences in vitro ont démontré que la tyrosine kinase 2 riche en proline régule la fonction et l’activité des ostéoclastes. Certains chercheurs ont découvert de manière inattendue que la formation osseuse des souris PYK2-/- a augmenté de manière significative. Conformément à cette découverte, la capacité de différenciation et l’activité des cellules ostéoprogénitrices dans la moelle osseuse des souris PYK2-/- étaient améliorées. De plus, l’injection quotidienne de petits inhibiteurs de la tyrosine kinase 2 riche en proline chez des rats ovariectomisés peut augmenter efficacement la formation osseuse et réduire la perte osseuse. On pense que la tyrosine kinase 2 riche en proline régule la différenciation des cellules ostéoprogénitrices précoces, et que les inhibiteurs de la tyrosine kinase 2 riche en proline favorisent la formation osseuse et pourraient être utilisés dans le traitement de l’ostéoporose à l’avenir. La fixation interne est une méthode courante pour le traitement des fractures, mais dans le même temps, le dispositif de fixation interne fournit également un espace parasite approprié pour le biofilm nécessaire à la reproduction des agents pathogènes, provoquant ainsi une infection et une autre maladie concomitante. Les infections graves peuvent retarder la guérison de la fracture et stimuler l’absorption du tissu osseux. En cas d’infection, le traitement habituel consiste à retirer le dispositif de fixation interne ou à le remplacer par une fixation externe, ce qui affecte évidemment la guérison de la fracture ou provoque une gêne pour le patient. Il a été démontré que la recombinaison humaine de la protéine osseuse-1 (rhOP-1, également connue sous le nom de BMP7) induit une nouvelle formation osseuse dans les défauts osseux de taille critique chez les souris atteintes d’une infection aiguë. Certains chercheurs ont découvert, par le biais d’expériences, que l’injection de protéine morphogénétique osseuse peut favoriser la formation osseuse en cas d’infection chronique après fixation dans la fracture, et que le traitement antibiotique peut renforcer le processus. La protéine morphogénétique osseuse peut promouvoir efficacement la prolifération et la différenciation des cellules ostéoprogénitrices et exprimer les marqueurs des ostéoblastes. Des cellules ostéoprogénitrices ont été signalées dans le périchondre. Ces cellules ostéoprogénitrices régulent à la hausse la protéine morphogénétique osseuse 2 pendant leur différenciation en ostéoblastes matures qui produisent une matrice osseuse, et la protéine morphogénétique osseuse 2 elle-même est un puissant inducteur de l’ostéogenèse. Effet de l’onde de choc extracorporelle sur les cellules ostéoprogénitrices : L’onde de choc extracorporelle est utilisée dans le traitement des calculs rénaux depuis plus de 20 ans. Ces dernières années, les ondes de choc ont été appliquées au traitement de la guérison des fractures. Actuellement, la plupart des chercheurs pensent que l’ostéogenèse des ondes de choc est causée par la promotion de l’expression d’une ou plusieurs cytokines. Wang et al. ont étudié les effets des ondes de choc sur les cellules progénitrices mésenchymateuses de la moelle osseuse. Dans cette étude, le stroma de la moelle osseuse et les cellules hématopoïétiques ont été collectés pour évaluer l’impact des ondes de choc sur le fémur de rat, formant des cellules progénitrices de colonies (UFC-F et UFC-O), des granulocytes, des globules rouges, des monocytes et des mégacaryocytes. Parallèlement, l’activité de la phosphatase alcaline et la quantité de facteur de croissance transformant β1 produite dans les cellules stromales de moelle osseuse cultivées ont été mesurées. Les résultats montrent que le paramètre d’onde de choc le plus idéal est de 500 impulsions, 0,06 mg/mm2, ce qui peut mieux favoriser la croissance des CFU2F et CFU2O. L’activité de la phosphatase alcaline a été augmentée de 1173 fois avec le nitrophénol P2. L’expérience a également révélé que l’onde de choc était renforcée par la densité d’énergie de 0,16 mg/mm2, la dose de 500, et l’expression du facteur de croissance transformant β1 était renforcée. Après 12 jours, les cellules ostéoprogénitrices ont formé des colonies, ce qui a confirmé que le facteur de croissance transformant β1 favorisait les cellules stromales de la moelle osseuse dans l’onde de choc. Il joue un rôle important dans la transformation des cellules ostéoprogénitrices. Par conséquent, les effets biologiques des ondes de choc sur les cellules ostéoprogénitrices et la formation osseuse ont été étudiés. Le rôle des jonctions lacunaires entre les cellules endothéliales et les cellules ostéoprogénitrices dans l’ostéogenèse a été démontré comme étant un processus couplé d’angiogenèse et de développement et de maturation du tissu osseux. La relation étroite entre l’endothélium vasculaire et les ostéoblastes et les ostéoblastes suggère que les cellules endothéliales (CE) jouent un rôle important dans la régulation de la formation et de la fonction osseuses. Certains chercheurs ont découvert que la jonction lacunaire entre les cellules endothéliales et les cellules ostéoprogénitrices est un facteur clé dans le renforcement de l’activité ostéogénique des cellules ostéoprogénitrices. Sur cette base, d’autres chercheurs ont proposé que les cellules endothéliales puissent exprimer la protéine morphogénétique osseuse 2 et renforcer la capacité ostéogénique des cellules ostéoprogénitrices. Cet effet nécessite une connexion étroite entre les cellules endothéliales et les cellules ostéoprogénitrices. Bien souvent, la formation de nouveaux os est limitée par l’absence de vaisseaux sanguins dans le tissu. Pour résoudre ce problème, les chercheurs espèrent promouvoir l’angiogenèse en utilisant des facteurs angiogéniques. Il n’y a pas eu de rapports sur la formation d’os par ingénierie tissulaire par la transplantation de cellules endothéliales, l’impact de cette interaction complexe entre les cellules endothéliales et les cellules ostéoprogénitrices sur l’ostéogenèse mérite une étude plus approfondie.

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