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Neto E, Leitão L, Mateus JC, Sousa DM, Alves CJ, Aroso M, Monteiro AC, Conceição F, Oreffo ROC, West J, Aguiar P, Lamghari M. Osteoclast-derived extracellular vesicles are implicated in sensory neurons sprouting through the activation of epidermal growth factor signaling. Cell Biosci 2022; 12:127. [PMID: 35965312 PMCID: PMC9375906 DOI: 10.1186/s13578-022-00864-w] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/27/2022] [Accepted: 07/29/2022] [Indexed: 11/10/2022] Open
Abstract
BACKGROUND Different pathologies, affecting the skeletal system, were reported to display altered bone and/or cartilage innervation profiles leading to the deregulation of the tissue homeostasis. The patterning of peripheral innervation is achieved through the tissue-specific expression of attractive or repulsive axonal guidance cues in specific space and time frames. During the last decade, emerging findings attributed to the extracellular vesicles (EV) trading a central role in peripheral tissue innervation. However, to date, the contribution of EV in controlling bone innervation is totally unknown. RESULTS Here we show that sensory neurons outgrowth induced by the bone resorbing cells-osteoclasts-is promoted by osteoclast-derived EV. The EV induced axonal growth is achieved by targeting epidermal growth factor receptor (EGFR)/ErbB2 signaling/protein kinase C phosphorylation in sensory neurons. In addition, our data also indicate that osteoclasts promote sensory neurons electrophysiological activity reflecting a possible pathway in nerve sensitization in the bone microenvironment, however this effect is EV independent. CONCLUSIONS Overall, these results identify a new mechanism of sensory bone innervation regulation and shed the light on the role of osteoclast-derived EV in shaping/guiding bone sensory innervation. These findings provide opportunities for exploitation of osteoclast-derived EV based strategies to prevent and/or mitigate pathological uncontrolled bone innervation.
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Affiliation(s)
- Estrela Neto
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal. .,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.
| | - Luís Leitão
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,ICBAS - Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, Universidade do Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira n.º 228, 4050-313, Porto, Portugal
| | - José C Mateus
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,ICBAS - Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, Universidade do Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira n.º 228, 4050-313, Porto, Portugal
| | - Daniela M Sousa
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal
| | - Cecília J Alves
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal
| | - Miguel Aroso
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal
| | - Ana C Monteiro
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal
| | - Francisco Conceição
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,ICBAS - Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, Universidade do Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira n.º 228, 4050-313, Porto, Portugal
| | - Richard O C Oreffo
- Centre for Human Development, Stem Cells and Regeneration, Human Development and Health, Tremona Rd, Southampton, SO16 6YD, UK
| | - Jonathan West
- Institute for Life Sciences and Cancer Sciences, University of Southampton, Highfield Campus, Southampton, SO17 1BJ, UK
| | - Paulo Aguiar
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal
| | - Meriem Lamghari
- i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal. .,INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Rua Alfredo Allen 280, 4200-135, Porto, Portugal.
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