Vibrational Stimulation of Osteocytes in Modulating Breast Cancer Bone Metastasis
Notice bibliographique
Résumé
Breast cancer is a leading cause of mortality worldwide, with bone being a common site of metastasis. Metastatic cancer cells disrupt bone remodeling, leading to incurable bone lesions. While radiotherapy remains a cornerstone of breast cancer treatment, it can unintentionally damage bone, causing bone loss and pain, with no effective strategies currently available. Consequently, the rate of bone degradation is accelerated in breast cancer patients with bone metastases receiving radiotherapy. Given its safety and efficacy, we investigated the potential of low-magnitude, high-frequency (LMHF) vibration as a noninvasive intervention to protect bone against cancer metastasis and irradiation. We focused on osteocytes, the primary mechanosensors and regulators of bone, whose regulatory functions also extend to modulating breast cancer bone metastasis. We found that LMHF vibration (0.3 g, 60 Hz, 1 hour) activated osteocytes by altering mechanosensitive gene expression and demonstrated the importance of the Piezo1 ion channel in osteocyte mechanotransduction. Following irradiation (8 Gy), we observed that LMHF vibration mitigated osteocyte apoptosis and preserved cytoskeletal integrity. Using a microfluidic platform, we modeled the bone-cancer microenvironment to study breast cancer extravasation. Daily LMHF vibration (0.3 g, 60 Hz, 1 hour/day) over three days reduced breast cancer extravasation via osteocyte signaling. Chemical activation of Piezo1 with Yoda1 in osteocytes further enhanced the vibration-induced effects on cancer extravasation at early time points. In contrast, irradiated osteocytes exhibited a diminished ability to reduce cancer metastasis, leading to increased invasion and extravasation of non-irradiated breast cancer cells. Notably, LMHF vibration restored osteocyte regulation of breast cancer extravasation, potentially through the Wnt signaling pathway based on the RNA-seq analysis. A combined approach integrating vibration with radiotherapy (on both osteocytes and cancer cells) further reduced cancer invasion and extravasation, demonstrating a synergistic effect. These findings highlight the potential of LMHF vibration to reduce breast cancer bone metastasis while preserving osteocyte function following irradiation, underscoring the promise of noninvasive mechanical intervention in maintaining bone health and optimizing cancer treatment outcomes.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,039 | 0,000 |
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