Methoden zur Analyse der Auswirkungen des natürlichen Urans auf In-vitro- Osteoclastogenesis

Uran ist ein natürlich vorkommendes radioaktives Element in Böden, Luft und Wasser vorhanden; Tiere und Menschen sind als solche Natururan in ihrer Ernährung ausgesetzt. Zusätzlich zu den natürlichen Quellen stammt Uran aus anthropogenen Aktivitäten erhöht seine Häufigkeit in der Umgebung. Uran stellt chemische und radiologische Gefahren. Jedoch weil natürliches Uran (das ist ein Isotopen Mischung mit 99.27 % ²³⁸U 0,72 % ²³⁵U und 0,006 % ²³⁴U) hat eine niedrige spezifische Aktivität (25.10.³ Bq.g^-1), deren Auswirkungen auf die Gesundheit sind zurückzuführen auf seine chemische Toxizität.

Was auch immer seine Eintrag Route (Einatmen, verschlucken oder dermale Exposition), die meisten von Uran in den Körper eindringen mit Kot ausgeschieden ist und nur ein kleiner Teil erreicht den Körperkreislauf. Ca. 67 % des Urans im Blut wird wiederum durch die Nieren gefiltert und verlässt den Körper im Urin innerhalb 24 h¹. Der Rest lagert sich vor allem in Nieren und Knochen, die zwei wichtigsten Zielorgane von Uran Toxizität^2,3,4. Da das Skelett als der primäre Standort von Uran langfristige Aufbewahrung^2,3,4,5,6identifiziert wurde, wurden mehrere Studien durchgeführt, um zu erkunden die Wirkung von Uran auf Knochen Physiologie⁷.

Knochen ist ein mineralisierten Gewebe, die während seiner Lebensdauer kontinuierlich umgebaut ist. Knochenaufbau ist ein komplexer Prozess, der spezialisierte Zelltypen abhängig und besteht meistens aus zwei Phasen: Resorption von bereits vorhandenen alten Matrix durch Osteoklasten gefolgt von de-Novo-Knochen-Bau von Osteoblasten. Osteoklasten sind große Multikern Zellen, die aus der Verschmelzung von Vorläuferzellen hämatopoetischen Ursprungs, die zur Resorption Seiten wandern wo sie⁸Knochen zu befestigen. Ihre Befestigung erfolgt gleichzeitig mit eine umfassende Reorganisation der ihre Zytoskelett-⁹. Diese Reorganisation ist erforderlich für die Errichtung einer isolierten Fach zwischen der Zelle und der Knochenoberfläche, in denen die Osteoklasten Protonen sondert, führt zur Auflösung der Hydroxylapatit und Proteasen, die in den Abbau von, der organische Matrix. Die entstehenden Abbauprodukte sind Endocytosed, transportiert durch die Zelle, die Membranfläche gegenüber der Knochenoberfläche und abgesondert, einen Prozess namens Transcytosis^10,11.

Ergebnisse von in Vivo und in Vitro Studien zeigen, dass Uran hemmt die Knochenbildung und die Anzahl und die Aktivität der Osteoblasten^{7,12 verändert}. Im Gegensatz dazu haben die Auswirkungen von Uran auf Knochenabbau und Osteoklasten schlecht erforscht. Mehrere in-Vivo -Studien haben eine Verbesserung der Knochenabbau nach Verabreichung Uranyl Nitrat zu Mäusen oder Ratten^13,14berichtet. Darüber hinaus schlug eine epidemiologische Untersuchung, dass die Zunahme der Uran-Aufnahme über das Trinkwasser tendenziell einen Anstieg der Serumspiegel eines Knochen-Resorption-Markers in Männer¹⁵zugeordnet werden. Zusammen genommen, diese Erkenntnisse führte zu dem Schluss, dass Uran, die reichert sich in Knochen Knochenabbau fördern könnte. Allerdings bleiben die zellulären Mechanismen beteiligt diese potenzielle Wirkung von Uran eine offene Frage. Aus diesem Grund haben wir beschlossen, die Auswirkungen von Uran auf Verhalten von resorbierbarem Knochenzellen zu untersuchen.

Hier beschreiben wir das Protokoll wir haben zur Charakterisierung und Quantifizierung der Auswirkungen des natürlichen Urans auf Pre Osteoklasten Lebensfähigkeit und Osteoklasten Differenzierung und resorptiven Aktivität. Die hier beschriebenen Experimente wurden durchgeführt mit RAW 264,7 murinen transformierten Makrophagen-Zelllinie, die können leicht unterscheiden in Osteoklasten wenn in Anwesenheit der Zytokin RANKL 4 oder 5 Tage lang kultiviert, und wird klassisch zu studieren Osteoklasten Differenzierung und Funktion¹⁶. Die entwickelten Verfahren sind zuverlässig, hoch reproduzierbare Ergebnisse und gelten uneingeschränkt für primäre Osteoklasten zu geben. Aus all diesen Gründen glauben wir, dass diese Methode für ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen der Toxizität von Uran in den Knochen immer nützlich ist. Darüber hinaus denken wir, dass dieser Ansatz als Screening-Instrument zur Identifizierung von neuen Uranium Komplexbildner angepasst werden könnte.