Ubiquitous lack of trimeric intracellular cation channel B (TRIC-B), an ER channel specific for K+ ions necessary as counter ions for intracellular calcium flux, is associated to a recessive form of Osteogenesis Imperfecta (OI), a group of collagenopathies characterized by reduced bone mass and bone fragility (1). In order to address TRIC-B function in bone, an osteoblast specific conditional knock-out mouse of TRIC-B (Runx2Cre;Tmem38bfl/fl) was generated and its phenotyping was undertaken. The mutant skeleton showed bone deformations and frequent calli. Delay in mineralization was also evident. Importantly, mutant mice showed a significant smaller size and >80% lethality within the first 38 days, indicating the impact of the bone fracture and deformation on the severity of the disease. Micro computed tomography analysis demonstrated the presence of an osteoporotic phenotype affecting both the cortical and the trabecular compartments. Primary calvarial osteoblasts were employed to evaluate the impact of loss of TRIC-B function on calcium flux and osteoblasts activity. A decreased calcium concentration in mitochondria, reflecting an impairment in calcium flux through the ER, was found in primary mutant osteoblasts that showed a decreased mineralization and alkaline phosphatase activity, as well as a delay in cell differentiation. Importantly, these alterations were associated to a decreased collagen synthesis and a reduced collagen incorporation into the matrix. The osteoporotic phenotype found in the Runx2Cre;Tmem38bfl/fl mouse proves the primary function of osteoblast TRIC-B for bone development.
Come l'assenza di TRIC-B causa il fenotipo scheletrico nell'Osteogenesi Imperfetta
La mancanza ubiquitaria del canale cationico intracellulare trimerico B (TRIC-B), un canale nel reticolo endoplasmatico specifico per gli ioni K+ necessari come controioni per il flusso di calcio intracellulare, è associata a una forma recessiva di Osteogenesi Imperfetta (OI). OI è un gruppo di collagenopatie caratterizzate da ridotta massa ossea e fragilità ossea. Al fine di comprendere la funzione TRIC-B nell'osso, è stato generato un topo knock-out condizionale di TRIC-B specifico negli osteoblasti (Runx2Cre; Tmem38bfl/fl) ed è stata intrapresa la sua analisi fenotipica.
Lo scheletro del modello murino ha mostrato deformazioni ossee e calli frequenti. Anche il ritardo nella mineralizzazione era evidente. È importante sottolineare che i topi mutanti hanno mostrato una dimensione significativamente inferiore e una letalità superiore all'80% entro i primi 38 giorni di vita, indicando l'impatto delle fratture ossee e delle deformazioni sulla severità della malattia. L'analisi mediante micro tomografia computerizzata ha dimostrato la presenza di un fenotipo osteoporotico che interessa sia il compartimento corticale che quello trabecolare. Gli osteoblasti primari estratti dal modello sono stati impiegati per valutare l'impatto della perdita della funzione TRIC-B sul flusso di calcio e sull'attività degli osteoblasti. Una ridotta concentrazione di calcio nei mitocondri, che riflette una compromissione del flusso di calcio attraverso il reticolo endoplasmatico, è stata riscontrata negli osteoblasti mutanti primari che mostravano una ridotta mineralizzazione e attività della fosfatasi alcalina, nonché un ritardo nella differenziazione cellulare. Queste alterazioni sono state associate a una ridotta sintesi di collagene e a una ridotta incorporazione di collagene nella matrice.
Il fenotipo osteoporotico presente nel topo Runx2Cre; Tmem38bfl/fl dimostra la funzione primaria di TRIC-B negli osteoblasti per lo sviluppo osseo.
1.Cabral WA, Ishikawa M, Garten M, Makareeva EN, Sargent BM, Weis M, et al. Absence of the ER Cation Channel TMEM38B/TRIC-B Disrupts Intracellular Calcium Homeostasis and Dysregulates Collagen Synthesis in Recessive Osteogenesis Imperfecta. PLoS Genet. 2016;12(7):e1006156.