L'attivazione del recettore APJ elimina i mitocondri danneggiati per arrestare la perdita ossea indotta dall'infiammazione

Le condizioni infiammatorie, tra cui l'artrite reumatoide, il diabete e le malattie infiammatorie intestinali, alterano il microambiente immunitario osseo, innescando una sovraattivazione degli osteoclasti e una progressiva perdita ossea. I trattamenti antinfiammatori attualmente disponibili, come i glucocorticoidi, paradossalmente aggravano la perdita ossea, lasciando un significativo bisogno terapeutico insoddisfatto. Questo studio ha indagato se il recettore Apelin (APJ), un recettore accoppiato a proteina G con ruoli noti nell'infiammazione cardiovascolare e neurologica, possa regolare l'asse immuno-osseo nella perdita ossea infiammatoria sistemica.

Utilizzando un modello murino di perdita ossea infiammatoria sistemica indotta da LPS, gli autori hanno suddiviso topi C57BL/6 in gruppi sham, LPS e LPS + Apelin-13. Apelin-13 (l'isoforma del ligando APJ con maggiore bioattività) è stata somministrata per via intraperitoneale a 100 µg/kg per sette giorni. L'analisi micro-CT ha dimostrato che il trattamento con Apelin-13 ha preservato in modo significativo i parametri dell'osso trabecolare. La colorazione TRAP e l'analisi istologica hanno confermato una riduzione del numero di osteoclasti. È importante sottolineare che i marcatori di polarizzazione macrofagica M1 (iNOS, CD86) erano soppressi negli animali trattati, come misurato mediante citometria a flusso e immunoistochimica.

Il lavoro meccanicistico in vitro ha impiegato macrofagi derivati dal midollo osseo (BMDMs) stimolati con LPS, con l'attività di APJ modulata tramite trattamento con Apelin-13 o silenziamento di APJ mediato da siRNA. Il sequenziamento dell'RNA ad alto rendimento di queste cellule ha identificato l'autofagia mitocondriale e la via di segnalazione dei recettori NOD-like come i principali pathway regolati a valle di APJ, insieme alle cascate di trasduzione del segnale AMPK e MAPK. Esperimenti successivi hanno confermato che l'attivazione di APJ ha upregolato l'asse di mitofagia AMPK/BNIP3/PINK1/PARKIN. La microscopia elettronica a trasmissione ha rivelato un aumento delle strutture autofagiche e un miglioramento della morfologia mitocondriale. I saggi JC-1 e MitoTracker hanno mostrato il ripristino del potenziale di membrana mitocondriale, mentre la citometria a flusso con DHE e DCF-DA ha dimostrato una marcata riduzione dei ROS intracellulari.

Eliminando i mitocondri disfunzionali e riducendo l'accumulo di ROS, l'attivazione di APJ ha soppresso l'assemblaggio dell'inflammasoma NLRP3 (con riduzione dei livelli di NLRP3, ASC e IL-1β), bloccando così la polarizzazione dei macrofagi M1. Di conseguenza, il milieu di citochine infiammatorie che promuove l'osteoclastogenesi è stato ridotto, e la differenziazione degli osteoclasti indotta da RANKL è risultata significativamente compromessa. Il silenziamento di APJ tramite siRNA ha invertito questi effetti protettivi, confermando l'indispensabilità del recettore in questo pathway.

Questi risultati stabiliscono una catena meccanicistica che va dall'attivazione di APJ → fosforilazione di AMPK → upregolazione di BNIP3 → mitofagia dipendente da PINK1/PARKIN → eliminazione dei ROS → soppressione di NLRP3 → riduzione della polarizzazione M1 → diminuzione dell'osteoclastogenesi → protezione ossea. Lo studio suggerisce l'agonismo di APJ come nuova strategia terapeutica in grado di affrontare simultaneamente l'infiammazione e la perdita ossea, evitando gli effetti collaterali scheletrici dei glucocorticoidi.