Der Gegenstand der vorliegenden Studie war die Untersuchung des Einflusses der sensiblen Neuropeptide SP und aCGRP auf verschiedene metabolische Prozesse in murinen Osteozyten.
Anhand der Zellreihe MLO-Y4 konnte nachgewiesen werden, dass Osteozyten-ähnliche Zellen sowohl den SP-Rezeptor NK1R als auch beide Komponenten des aCGRP-Rezeptors CRLR/Ramp1 auf mRNA- und Proteinebene exprimieren. Zudem weisen Osteozyten-ähnliche Zellen eine schwache endogene Genexpression der Neuropeptide SP und aCGRP auf. Die vermehrte Genexpression eines zu SP strukturell ähnlichen Peptids, bei dem es sich am wahrscheinlichsten um Hemokinin 1 handelt, im Knochen von SP-defizienten Mäusen deutet auf einen starken Kompensationsmechanismus innerhalb der Tachykinin-Familie hin. Die Expression des NK1-Rezeptors scheint in Knochenzellen durch seinen Liganden SP gehemmt zu werden. Weitere Einflüsse der Neuropeptide auf die Expression ihrer Rezeptoren konnten wir nicht feststellen.
Die Proliferation und Differenzierung von jungen Osteozyten-ähnlichen Zellen scheint durch SP und aCGRP nicht wesentlich verändert zu werden. SP könnte jedoch eine antiapoptotische Wirkung auf Osteozyten-ähnliche Zellen haben.
Wir konnten verschiedene Einflüsse der Neuropeptide auf den Knochenstoffwechsel nachweisen. Unsere Ergebnisse suggerieren eine katabole Wirkung von SP im Knochenumbau, die durch Steigerung der Osteoklastogenese, jedoch nicht durch Beeinflussung der Osteoblastogenese, vermittelt wird. SP scheint die Differenzierung von Osteoklasten und damit die Knochenresorption zum einen durch Erhöhung des RankL/OPG-Verhältnisses und zum anderen durch Förderung der MCSF-Expression im Knochen zu induzieren. aCGRP könnte durch Hemmung der DKK1-Expression in Knochenzellen die Differenzierung von Osteoblasten fördern und so die Knochenhomöostase in anaboler Weise auslenken. Gleichzeitig induziert aCGRP möglicherweise lokal den Knochenumbau durch Erhöhung des RankL/OPG-Verhältnisses und durch Steigerung der MCSF-Expression im Knochen.
Auch die Mechanorezeption und die osteozytäre Regulation des Vitamin-D-Phosphat-Haushalts könnten durch sensible Neuropeptide beeinflusst werden. Unsere Ergebnisse deuten auf eine mögliche Steigerung der Mechanosensitivität von Knochenzellen durch Erhöhung der Expression des Adhäsionsproteins CD44 nach Aktivierung des NK1-Rezeptors hin. Das Neuropeptid aCGRP könnte durch Erhöhung der FGF23-Expression in Osteozyten die osteo-renale Kommunikation modulieren.

The subject of the present study was to investigating the influence of the sensory neuropeptides SP and aCGRP on metabolic processes in murine osteocyte-like cells.
Using the MLO-Y4 cell line, we were able to demonstrate that osteocyte-like cells express both the SP receptor NK1R and both components of the aCGRP receptor CRLR/Ramp1 at mRNA and protein level. Additionally, osteocytes show weak endogenous gene expression of the neuropeptides SP and aCGRP. The increased gene expression of a peptide structurally similar to SP, most likely Hemokinin 1, in bones of SP-deficient mice suggests a strong compensatory mechanism within the tachykinin family. The expression of the NK1 receptor in bone cells appears to be inhibited by its ligand, SP. We did not observe any further influences of the neuropeptides on the expression of their receptors.
The proliferation and differentiation of young osteocyte-like cells do not seem to be significantly altered by SP and aCGRP. However, SP might have an anti-apoptotic effect on osteocyte-like cells.
However, we were able to detect effects of the neuropeptides on bone metabolism. Our results suggest a catabolic effect of SP in bone remodeling, mediated by an increase in osteoclastogenesis but not by influencing osteoblastogenesis. SP appears to induce the differentiation of osteoclasts and thus bone resorption, on the one hand, by increasing the RankL/OPG ratio and, on the other hand, by promoting MCSF expression in bone. aCGRP may induce the differentiation of osteoblasts by suppressing DKK1 expression in bone cells, thus redirecting bone homeostasis in an anabolic manner. Simultaneously, aCGRP may locally induce bone remodeling by increasing the RankL/OPG ratio and enhancing MCSF expression in bone.
Mechanoreception and the osteocytic regulation of vitamin D-phosphate homeostasis could also be influenced by sensory neuropeptides. Our results indicate a potential increase in the mechanosensitivity of bone cells through upregulation of the adhesion protein CD44 following activation of NK1 receptor. The neuropeptide aCGRP may modulate osteo-renal communication by increasing FGF23 expression in osteocytes.