Role of canonical Wnt signaling in osteoclast bone resorption

Abstract

ABSTRACT: It is well known that activation of Wnt/βcatenin signaling in the osteoblast lineage leads to an increase in bone mass increasing osteoblastogenesis and decreasing osteoclastogenesis. However, the role of this pathway on the osteoclast lineage has been understudied. Here, we examined the effects of Wnt/βcatenin signaling in mature osteoclasts by generating mice lacking βcatenin in CathepsinK-expressing cells. These mice developed a severe low-bone-mass phenotype associated with an excessive number of osteoclasts. We found that WNT3A promoted osteoclast apoptosis and therefore, attenuated the number of osteoclasts in vitro. This reveals a cell-autonomous effect of Wnt/βcatenin signaling in the lifespan of osteoclasts. Furthermore, Osteoprotegerin expression was dramatically decreased indicating an additional external activation of osteoclasts. Accordingly, CathepsinK expression was detected in TRAP-negative cells of the inner periosteal layer also expressing Collagen1. Our results indicate that the bone phenotype found in our animals combines a cell-autonomous effect with indirect effects of osteoblastic cells.

RESUMEN: La activación de la vía Wnt/βcatenina en el linaje osteoblástico provoca un incremento de la masa ósea aumentando la osteoblastogénesis y disminuyendo la osteoclastogénesis. Sin embargo, el papel de esta vía en el linaje osteoclástico ha sido poco estudiado. Hemos analizado los efectos de su señalización en osteoclastos maduros mediante la generación de ratones carentes de βcatenina en células CatepsinaK-positivas. Estos ratones desarrollaron una intensa pérdida de hueso, asociada con un incremento en el número de osteoclastos. Además, WNT3A favoreció su apoptosis, lo que indica un efecto autónomo-celular en la esperanza de vida de los osteoclastos. La expresión de Osteoprotegerina se redujo drásticamente indicando una activación externa de los osteoclastos. También se detectó expresión de CatepsinaK en células TRAP-negativas en la capa interna del periostio que expresan Collageno1. Nuestros resultados indican que el fenotipo óseo que muestran nuestros ratones combina un efecto autónomo-celular con el efecto indirecto de células osteoblásticas.