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- Title
Extracellular glutamate alters mature osteoclast and osteoblast functions.
- Authors
Seidlitz, Eric P.; Sharma, Mohit K.; Singh, Gurmit
- Abstract
Glutamatergic intercellular communication is involved in many aspects of metabolic homeostasis in normal bone. In bone metastasis, the balance between bone formation and degradation is disrupted. Although the responsible mechanisms are not clear, we have previously identified that cancer cell lines used in bone tumour models secrete glutamate, suggesting that tumour-derived glutamate may disrupt sensitive signalling systems in bone. This study examines the role of glutamate in mature osteoclastic bone resorption, osteoblast differentiation, and bone nodule formation. Glutamate was found to have no effect on the survival or activity of mature osteoclasts, although glutamate transporter inhibition and receptor blockade increased the number of bone resorption pits. Furthermore, transporter inhibition increased the area of resorbed bone while significantly decreasing the number of osteoclasts. Alkaline phosphatase activity and extracellular matrix mineralization were used as measurements of osteoblast differentiation. Glutamate significantly increased osteoblast differentiation and mineralization, but transport inhibitors had no effect. These studies support earlier findings suggesting that glutamate may be more important for osteoclastogenesis than for osteoclast proliferation or functions. Since glutamate is capable of changing the differentiation and activities of both osteoclast and osteoblast cell types in bone, it is reasonable to postulate that tumour-derived glutamate may impact bone homeostasis in bone metastasis. La communication intercellulaire glutamatergique participe à de nombreux aspects de l'homéostasie métabolique dans l'os normal. Dans la métastase osseuse, l'équilibre entre la formation et la dégradation de l'os est rompu. Bien que les mécanismes à la base de ce déséquilibre ne soient pas clairs, nous avons indiqué dans des travaux antérieurs que les lignées de cellules cancéreuses utilisées dans les modèles de tumeurs osseuses sécrètent du glutamate, ce autorise à penser que le glutamate tumoral pourrait perturber les systèmes de signalisation sensibles dans l'os. La présente étude examine le rôle du glutamate dans la résorption de l'ostéoclaste mature, la différenciation ostéoblastique et la formation de nodules osseux. Le glutamate n'a pas eu d'effet sur la survie ou l'activité des ostéoclastes matures, quoique l'inhibition du transporteur de glutamate et le blocage du récepteur aient augmenté les puits de résorption osseuse. De plus, l'inhibition du transporteur a augmenté la surface de l'os résorbé tout en diminuant significativement le nombre d'ostéoclastes. L'activité de la phosphatase alcaline et la minéralisation de la matrice extracellulaire ont servi de mesures de la différenciation ostéoblastique. Le glutamate a augmenté de manière significative la différenciation et la minéralisation des ostéoclastes, mais les inhibiteurs du transport n'ont eu aucun effet. Ces observations confortent les résultats antérieurs suggérant que le glutamate pourrait être plus important pour l'ostéoclastogenèse que les fonctions ou la prolifération des ostéoclastes. Comme le glutamate est capable de modifier la différenciation et les activités des deux types de cellules dans l'os, il est raisonnable de postuler que le glutamate provenant des tumeurs pourrait avoir un impact sur l'homéostasie du tissu osseux dans la métastase osseuse.
- Subjects
OSTEOCLASTS; BONE metastasis; BONE growth; GLUTAMIC acid; BONE cancer; HOMEOSTASIS; BIOMINERALIZATION; CELL lines
- Publication
Canadian Journal of Physiology & Pharmacology, 2010, Vol 88, Issue 9, p929
- ISSN
0008-4212
- Publication type
Article
- DOI
10.1139/Y10-070