Romosozumab, a monoclonal antibody that binds sclerostin, increases bone formation and decreases bone resorption.

The identity of the paracrine mediator(s) of the antiresorptive action of estrogen on bone cells is controversial. Osteoprotegerin (OPG) was recently identified as a soluble member of the tumor necrosis factor (TNF) receptor (TNF-R) superfamily that is secreted by osteoblast lineage cells and acts by binding to and neutralizing its cognate ligand, OPG-L, a required factor for osteoclastogenesis. OPG prevents bone loss when administered to ovariectomized rats, induces osteoporosis when ablated in knock-out mice, and induces osteopetrosis when overexpressed in transgenic mice. In conditionally immortalized, human osteoblastic hFOB/ER-3 and hFOB/ER-9 cell lines containing physiological concentrations of approximately 800 and approximately 8,000 functional estrogen receptors (ER)/nucleus, respectively, we found that 17beta-estradiol dose- and time-dependently increased OPG mRNA and protein levels to maximal levels of 370% and 320%, respectively (P < 0.001); co-treatment with the "pure" antiestrogen ICI 182,780 abrogated these effects completely. 17beta-Estradiol also dose-dependently increased OPG mRNA and protein levels in normal human osteoblasts with approximately 400 ER/nucleus by 60% and 73%, respectively. Thus, estrogen enhancement of OPG secretion by osteoblastic cells may play a major role in the antiresorptive action of estrogen on bone.

Recent studies have identified osteoprotegerin ligand (OPG-L) as the essential factor required for osteoclastogenesis, and that the effects are prevented by its soluble receptor, osteoprotegerin (OPG). However, there are limited data at present on the regulation of OPG-L expression in human osteoblastic cells by other cytokines. Because interleukin (IL)-1β, tumor necrosis factor (TNF)-α, and IL-6 all increase osteoclastogenesis, we assessed whether OPG-L mRNA steady-state levels were regulated by these cytokines in human osteoblastic cells. By northern analysis, IL-1β (5 nmol/L) and TNF-α (9 nmol/L) increased OPG-L mRNA steady-state levels by up to two- to three-fold in normal marrow stromal cells (MS), an immortalized marrow stromal cell line (hMS), and the osteosarcoma cell line, MG-63, whereas IL-6 (2 nmol/L, with or without its soluble receptor) had no effect on OPG-L mRNA levels in any of these cells. IL-1β and TNF-α increased OPG-L mRNA steady-state levels in the normal MS cells and the hMS cell line in a time- and dose-dependent fashion by up to 4.1-fold and up to 2.6-fold, respectively. Our data are thus consistent with the hypothesis that the proinflammatory and bone-resorbing cytokines, IL-1β and TNF-α, but not IL-6, may stimulate osteoclastogenesis by inducing the expression of OPG-L.

Abstract Denosumab is a fully human monoclonal antibody that inhibits bone resorption by neutralizing RANKL, a key mediator of osteoclast formation, function, and survival. This phase 3, multicenter, double-blind study compared the efficacy and safety of denosumab with alendronate in postmenopausal women with low bone mass. One thousand one hundred eighty-nine postmenopausal women with a T-score ≤ −2.0 at the lumbar spine or total hip were randomized 1:1 to receive subcutaneous denosumab injections (60 mg every 6 mo [Q6M]) plus oral placebo weekly (n = 594) or oral alendronate weekly (70 mg) plus subcutaneous placebo injections Q6M (n = 595). Changes in BMD were assessed at the total hip, femoral neck, trochanter, lumbar spine, and one-third radius at 6 and 12 mo and in bone turnover markers at months 1, 3, 6, 9, and 12. Safety was evaluated by monitoring adverse events and laboratory values. At the total hip, denosumab significantly increased BMD compared with alendronate at month 12 (3.5% versus 2.6%; p &lt; 0.0001). Furthermore, significantly greater increases in BMD were observed with denosumab treatment at all measured skeletal sites (12-mo treatment difference: 0.6%, femoral neck; 1.0%, trochanter; 1.1%, lumbar spine; 0.6%, one-third radius; p ≤ 0.0002 all sites). Denosumab treatment led to significantly greater reduction of bone turnover markers compared with alendronate therapy. Adverse events and laboratory values were similar for denosumab- and alendronate-treated subjects. Denosumab showed significantly larger gains in BMD and greater reduction in bone turnover markers compared with alendronate. The overall safety profile was similar for both treatments.

Periodontitis is associated with aging and more neutrophil-mediated tissue pathology. Hajishengallis and colleagues show an inverse correlation between interleukin 17 expression and Del-1 expression in gingival tissues, with Del-1 protecting tissues from neutrophil infiltration. Aging is linked to greater susceptibility to chronic inflammatory diseases, several of which, including periodontitis, involve neutrophil-mediated tissue injury. Here we found that aging-associated periodontitis was accompanied by lower expression of Del-1, an endogenous inhibitor of neutrophil adhesion dependent on the integrin LFA-1, and by reciprocal higher expression of interleukin 17 (IL-17). Consistent with that, IL-17 inhibited gingival endothelial cell expression of Del-1, thereby promoting LFA-1-dependent recruitment of neutrophils. Young Del-1-deficient mice developed spontaneous periodontitis that featured excessive neutrophil infiltration and IL-17 expression; disease was prevented in mice doubly deficient in Del-1 and LFA-1 or in Del-1 and the IL-17 receptor. Locally administered Del-1 inhibited IL-17 production, neutrophil accumulation and bone loss. Therefore, Del-1 suppressed LFA-1-dependent recruitment of neutrophils and IL-17-triggered inflammatory pathology and may thus be a promising therapeutic agent for inflammatory diseases.

Pheochromocytomas are rare catecholamine-producing tumors derived in more than 30% of cases from mutations in 9 tumor-susceptibility genes identified to date, including von Hippel-Lindau tumor suppressor (VHL); succinate dehydrogenase complex, subunit B, iron sulfur (Ip) (SDHB); and succinate dehydrogenase complex, subunit D, integral membrane protein (SDHD). Testing of multiple genes is often undertaken at considerable expense before a mutation is detected. This study assessed whether measurements of plasma metanephrine, normetanephrine, and methoxytyramine, the O-methylated metabolites of catecholamines, might help to distinguish different hereditary forms of the tumor.

The benefits of vitamin D, omega-3 fatty acids, and exercise in disease prevention remain unclear.To test whether vitamin D, omega-3s, and a strength-training exercise program, alone or in combination, improved 6 health outcomes among older adults.Double-blind, placebo-controlled, 2 × 2 × 2 factorial randomized clinical trial among 2157 adults aged 70 years or older who had no major health events in the 5 years prior to enrollment and had sufficient mobility and good cognitive status. Patients were recruited between December 2012 and November 2014, and final follow-up was in November 2017.Participants were randomized to 3 years of intervention in 1 of the following 8 groups: 2000 IU/d of vitamin D3, 1 g/d of omega-3s, and a strength-training exercise program (n = 264); vitamin D3 and omega-3s (n = 265); vitamin D3 and exercise (n = 275); vitamin D3 alone (n = 272); omega-3s and exercise (n = 275); omega-3s alone (n = 269); exercise alone (n = 267); or placebo (n = 270).The 6 primary outcomes were change in systolic and diastolic blood pressure (BP), Short Physical Performance Battery (SPPB), Montreal Cognitive Assessment (MoCA), and incidence rates (IRs) of nonvertebral fractures and infections over 3 years. Based on multiple comparisons of 6 primary end points, 99% confidence intervals are presented and P < .01 was required for statistical significance.Among 2157 randomized participants (mean age, 74.9 years; 61.7% women), 1900 (88%) completed the study. Median follow-up was 2.99 years. Overall, there were no statistically significant benefits of any intervention individually or in combination for the 6 end points at 3 years. For instance, the differences in mean change in systolic BP with vitamin D vs no vitamin D and with omega-3s vs no omega-3s were both -0.8 (99% CI, -2.1 to 0.5) mm Hg, with P < .13 and P < .11, respectively; the difference in mean change in diastolic BP with omega-3s vs no omega-3s was -0.5 (99% CI, -1.2 to 0.2) mm Hg; P = .06); and the difference in mean change in IR of infections with omega-3s vs no omega-3s was -0.13 (99% CI, -0.23 to -0.03), with an IR ratio of 0.89 (99% CI, 0.78-1.01; P = .02). No effects were found on the outcomes of SPPB, MoCA, and incidence of nonvertebral fractures). A total of 25 deaths were reported, with similar numbers in all treatment groups.Among adults without major comorbidities aged 70 years or older, treatment with vitamin D3, omega-3s, or a strength-training exercise program did not result in statistically significant differences in improvement in systolic or diastolic blood pressure, nonvertebral fractures, physical performance, infection rates, or cognitive function. These findings do not support the effectiveness of these 3 interventions for these clinical outcomes.ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01745263.

Abstract Estrogen is critical for skeletal homeostasis and regulates bone remodeling, in part, by modulating the expression of receptor activator of NF-κB ligand (RANKL), an essential cytokine for bone resorption by osteoclasts. RANKL can be produced by a variety of hematopoietic (e.g. T and B-cell) and mesenchymal (osteoblast lineage, chondrocyte) cell types. The cellular mechanisms by which estrogen acts on bone are still a matter of controversy. By using murine reconstitution models that allow for selective deletion of estrogen receptor-alpha (ERα) or selective inhibition of RANKL in hematopoietic vs. mesenchymal cells, in conjunction with in situ expression profiling in bone cells, we identified bone lining cells as important gatekeepers of estrogen-controlled bone resorption. Our data indicate that the increase in bone resorption observed in states of estrogen deficiency in mice is mainly caused by lack of ERα-mediated suppression of RANKL expression in bone lining cells.

The hormone calcitonin (CT) is primarily known for its pharmacologic action as an inhibitor of bone resorption, yet CT-deficient mice display increased bone formation. These findings raised the question about the underlying cellular and molecular mechanism of CT action. Here we show that either ubiquitous or osteoclast-specific inactivation of the murine CT receptor (CTR) causes increased bone formation. CT negatively regulates the osteoclast expression of Spns2 gene, which encodes a transporter for the signalling lipid sphingosine 1-phosphate (S1P). CTR-deficient mice show increased S1P levels, and their skeletal phenotype is normalized by deletion of the S1P receptor S1P3. Finally, pharmacologic treatment with the nonselective S1P receptor agonist FTY720 causes increased bone formation in wild-type, but not in S1P3-deficient mice. This study redefines the role of CT in skeletal biology, confirms that S1P acts as an osteoanabolic molecule in vivo and provides evidence for a pharmacologically exploitable crosstalk between osteoclasts and osteoblasts.

Abstract Osteopenia is frequently observed in patients with iron overload, especially in those with HFE ‐dependent hereditary hemochromatosis (HH). Interestingly, not all mouse models of HH show bone loss, suggesting that iron overload alone may not suffice to induce bone loss. In this study, the bone phenotypes of Hjv −/− and hepatocyte‐specific Alk2 ‐ and Alk3 ‐deficient mice as additional mouse models of HH were investigated to further clarify, how high iron levels lead to bone loss and which signaling mechanisms are operational. Neither male nor female 12‐week‐old Hjv −/− mice had an altered trabecular or cortical bone mass or bone turnover, despite severe iron overload. Male 12‐month‐old Hjv −/− mice even presented with a higher femoral trabecular bone volume compared to wildtype mice. Similarly, female mice with hepatocyte‐specific Alk2 or Alk3 deficiency did not show an altered bone phenotype at 3, 6, and 12 months of age. Male hepatocyte‐specific Alk3 ‐deficient mice also had a normal trabecular bone mass at all ages analyzed, despite showing increased bone resorption and decreased bone formation parameters. Interestingly, hepatocyte‐specific Alk2 ‐deficient mice showed reduced femoral trabecular bone at 6 months of age due to suppressed bone formation. Cortical thickness at the femur was reduced in both, 6‐month‐old male hepatocyte‐specific Alk2 ‐ and Alk3 ‐deficient mice. Raising hepatocyte‐specific Alk2 ‐deficient male mice on an iron‐deficient diet rescued the bone phenotype. Taken together, despite iron overload, trabecular bone microarchitecture was not altered in mice deficient of Hjv or Alk3 . Only male hepatocyte‐specific Alk2 ‐deficient mice showed site‐specific lower trabecular and cortical bone mass at the femur, which was dependent on iron. Thus, bone loss does not correlate with the extent of iron overload in these mouse models, but may relate to the amount of iron‐loaded macrophages, as precursors of osteoclasts, in the bone marrow.