Mechanical loading directly regulates the function of osteoblast in multiple ways

Introduction

Given bone cells’ sensitive response to mechanical loading (ML), exercise and vibration therapies are used for improving bone health. The osteoblasts are functional bone cells that control the bone formation. Although osteocyte is the most sensitive bone cell to ML and regulates the function of both osteoblast and osteoclast, it is meaningful to reveal the direct effect of ML on osteoblast.

Facts and results

The osteoblast culture system plays an important role in the study of the influence mechanism of ML on osteoblasts, due to the better control of ML's nature and bio-environment of osteoblasts. Our review describes the classic models of osteoblast culture corresponding to the ML derived from daily activities as well as from the vibration therapy. We also discussed the molecular structure, location, and bio-activity of the mechanoreceptor of osteoblast. ML can directly stimulate the mechanoreceptor by changing the structure of membrane proteins and cytomembrane potential. Calcium flux, Akt, ERK and Rho/ROCK signals occur following the activation of mechanoreceptor and regulate osteogenic transcription and cytoskeleton reorganization to affect mechanosensitivity, differentiation, and proliferation of osteoblast.

Conclusion

These facts support that the regulating function of ML on osteoblasts is independent of other bio-active factors and help us gain further insights into ML in the studies of culture system and molecular mechanism, which is of great significance to treat ML as an adjuvant therapy for bone health.

Introduction

Le mouvement et les vibrations sont utilisés pour améliorer la santé osseuse, en fonction de la réponse des cellules osseuses à la charge mécanique (ML). Les ostéoblastes sont des cellules osseuses fonctionnelles qui contrôlent la formation osseuse. Bien que les cellules osseuses soient les plus sensibles à la ML et régulent la fonction des ostéoblastes et des ostéoclastes, il est important de mettre en évidence une action directe de la ML sur les ostéoblastes.

Faits et résultats

Le système de culture des ostéoblastes, qui permet de mieux contrôler la nature de la ML et l’environnement biologique des ostéoblastes, joue un rôle important dans l’étude des mécanismes moléculaires par lesquels la ML agit sur les ostéoblastes. Notre revue décrit les modèles classiques de culture d’ostéoblastes correspondant à la ML provenant des activités quotidiennes et du traitement des vibrations. Nous avons également examiné la structure, la localisation et l’activité des récepteurs mécaniques dans les osteoblastes. ML peut stimuler directement les récepteurs mécaniques en modifiant la structure protéique de la membrane et le potentiel de celle-ci. Le flux de calcium, les signaux Akt, ERK et Rho/ROCK apparaissent après l’activation des récepteurs de force mécanique et régulent la transcription osseuse et la recombinaison cytosquelettique, ce qui influence la sensibilité, la différenciation et la prolifération des ostéoblastes à la force mécanique de la ML.

Conclusion

Ces faits soutiennent que la ML règle la fonction des ostéoblastes indépendamment d’autres facteurs biologiques et nous aident à mieux comprendre la ML dans l’étude des systèmes de culture et des mécanismes moléculaires, ce qui est important pour l’utilisation de la ML comme adjuvant dans le traitement de la santé osseuse.