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Inhibiting Lysyl Oxidases prevents pathologic cartilage calcification - 04/02/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.116075 
Ilaria Bernabei a, Elodie Faure a, Mario Romani b, Julien Wegrzyn c, Jürgen Brinckmann d, Véronique Chobaz a, Alexander So a, Thomas Hugle a, Nathalie Busso a, Sonia Nasi a,
a Service of Rheumatology, Department of Musculoskeletal Medicine, Lausanne University Hospital and University of Lausanne; Lausanne, Switzerland 
b Aging and Bone Metabolism Laboratory, Service of Geriatric Medicine & Geriatric Rehabilitation, Department of Medicine, Lausanne University Hospital and University of Lausanne; Lausanne, Switzerland 
c Department of Orthopedic Surgery, Lausanne University Hospital and University of Lausanne, Lausanne, Switzerland 
d Department of Dermatology and Institute of Virology and Cell Biology, University of Lübeck, Lübeck, Germany 

Correspondence to: Chemin des Boveressess, 155 1066 Epalinges, Switzerland.Chemin des BoveressessEpalinges155 1066Switzerland

Abstract

Lysyl oxidases (LOX(L)) are enzymes that catalyze the formation of cross-links in collagen and elastin fibers during physiologic calcification of bone. However, it remains unknown whether they may promote pathologic calcification of articular cartilage, an important hallmark of debilitating arthropathies. Here, we have studied the possible roles of LOX(L) in cartilage calcification, related and not related to their cross-linking activity. We first demonstrated that inhibition of LOX(L) by β-aminoproprionitrile (BAPN) significantly reduced calcification in murine and human chondrocytes, and in joint of meniscectomized mice. These BAPN’s effects on calcification were accounted for by different LOX(L) roles. Firstly, reduced LOX(L)-mediated extracellular matrix cross-links downregulated Anx5, Pit1 and Pit2 calcification genes. Secondly, BAPN reduced collagen fibrotic markers Col1 and Col3. Additionally, LOX(L) inhibition blocked chondrocytes hypertrophic differentiation (Runx2 and COL10), pro-inflammatory IL-6 release and reactive oxygen species (ROS) production, all triggers of chondrocyte calcification. Through unbiased transcriptomic analysis we confirmed a positive correlation between LOX(L) genes and genes for calcification, hypertrophy and extracellular matrix catabolism. This association was conserved throughout species (mouse, human) and tissues that can undergo pathologic calcification (kidney, arteries, skin). Overall, LOX(L) play a critical role in the process of chondrocyte calcification and may be therapeutic targets to treat cartilage calcification in arthropathies.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Increased LOX(L) activity promotes pathologic cartilage calcification.
Exacerbated calcification is sustained by LOX(L)-mediated matrix cross-links.
Other LOX(L) roles are involved: hypertrophy, inflammation, oxidative stress.
The findings are conserved throughout species and throughout calcifying tissues.
LOX(L) inhibition could be of therapeutic relevance in crystalline arthropathies.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Cartilage, Mice, Pathologic calcification, Arthropathies, Lysyl oxidases


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