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Pre-proenkephalin 1 is Downregulated Under Unloading and is Involved in Osteoblast Biology

Puri, Chiara und Dannenberg, Charlotte und Ucci, Argia und Ponzetti, Marco und Pucci, Elisa und Silvestri, Luciana und Lau, Patrick und Frings-Meuthen, Petra und Heer, Martina und Rucci, Nadia und Teti, Anna und Maurizi, Antonio (2024) Pre-proenkephalin 1 is Downregulated Under Unloading and is Involved in Osteoblast Biology. Calcified Tissue International, 114 (5), Seiten 524-534. Springer. doi: 10.1007/s00223-024-01199-z. ISSN 1432-0827.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1007/s00223-024-01199-z

Kurzfassung

Pre-proenkephalin 1 (Penk1) is a pro-neuropeptide that belongs to the typical opioid peptide’s family, having analgesic properties. We previously found Penk1 to be the most downregulated gene in a whole gene profiling analysis performed in osteoblasts subjected to microgravity as a model of mechanical unloading. In this work, Penk1 downregulation was confirmed in the bones of two in vivo models of mechanical unloading: tail-suspended and botulinum toxin A (botox)-injected mice. Consistently, in the sera from healthy volunteers subjected to bed rest, we observed an inverse correlation between PENK1 and bed rest duration. These results prompted us to investigate a role for this factor in bone. Penk1 was highly expressed in mouse bone, but its global deletion failed to impact bone metabolism in vivo. Indeed, Penk1 knock out (Penk1−/−) mice did not show an overt bone phenotype compared to the WT littermates. Conversely, in vitro Penk1 gene expression progressively increased during osteoblast differentiation and its transient silencing in mature osteoblasts by siRNAs upregulated the transcription of the Sost1 gene encoding sclerostin, and decreased Wnt3a and Col1a1 mRNAs, suggesting an altered osteoblast activity due to an impairment of the Wnt pathway. In line with this, osteoblasts treated with the Penk1 encoded peptide, Met-enkephalin, showed an increase of Osx and Col1a1 mRNAs and enhanced nodule mineralization. Interestingly, primary osteoblasts isolated from Penk1−/− mice showed lower metabolic activity, ALP activity, and nodule mineralization, as well as a lower number of CFU-F compared to osteoblasts isolated from WT mice, suggesting that, unlike the transient inhibition, the chronic Penk1 deletion affects both osteoblast differentiation and activity. Taken together, these results highlight a role for Penk1 in the regulation of the response of the bone to mechanical unloading, potentially acting on osteoblast differentiation and activity in a cell-autonomous manner.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/208131/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Pre-proenkephalin 1 is Downregulated Under Unloading and is Involved in Osteoblast Biology
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Puri, ChiaraDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L'Aquila, Via Vetoio - Coppito 2, 67100, L'Aquila, Italy.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dannenberg, CharlotteDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L'Aquila, Via Vetoio - Coppito 2, 67100, L'Aquila, Italy.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ucci, ArgiaDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L'Aquila, Via Vetoio - Coppito 2, 67100, L'Aquila, Italy.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ponzetti, MarcoDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L'Aquila, Via Vetoio - Coppito 2, 67100, L'Aquila, Italy.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pucci, ElisaDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L'Aquila, Via Vetoio - Coppito 2, 67100, L'Aquila, Italy.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Silvestri, LucianaDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L'Aquila, Via Vetoio - Coppito 2, 67100, L'Aquila, Italy.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lau, PatrickPatrick.Lau (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7290-5875NICHT SPEZIFIZIERT
Frings-Meuthen, PetraPetra.Frings-Meuthen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5291-4419171500150
Heer, MartinaInstitut für Ernährungswissenschaft, Universität Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rucci, NadiaDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L’Aquila, L’Aquila, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Teti, AnnaDepartment of Biotechnological and Applied Clinical Sciences, University of L’Aquila, L’Aquila, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Maurizi, Antonioantonio.maurizi (at) univaq.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 März 2024
Erschienen in:Calcified Tissue International
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:114
DOI:10.1007/s00223-024-01199-z
Seitenbereich:Seiten 524-534
Verlag:Springer
ISSN:1432-0827
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Pre-proenkephalin1 (Penk1) · Mechanical unloading · Osteoblast differentiation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
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DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Muskelmechanik und Metabolismus
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Muskel- und Knochenstoffwechsel
Hinterlegt von: Arndt, Carina
Hinterlegt am:12 Nov 2024 12:27
Letzte Änderung:12 Nov 2024 13:25

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