NRF2 function in osteocytes is required for bone homeostasis and drives osteocytic gene expression
Cristina Sánchez-de-Diego,
Leonardo Pedrazza,
Carolina Pimenta-Lopes,
Arturo Martinez-Martinez,
Norma Dahdah,
José Antonio Valer,
Pablo Garcia-Roves,
Jose Luis Rosa,
Francesc Ventura
Affiliations
Cristina Sánchez-de-Diego
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Leonardo Pedrazza
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Carolina Pimenta-Lopes
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Arturo Martinez-Martinez
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Norma Dahdah
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
José Antonio Valer
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Pablo Garcia-Roves
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Jose Luis Rosa
Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Francesc Ventura
Corresponding author. Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, C/ Feixa Llarga s/n, E-08907, L'Hospitalet de Llobregat, Spain.; Departament de Ciències Fisiològiques, Universitat de Barcelona, IDIBELL, L'Hospitalet de Llobregat, Spain
Osteocytes, the most abundant bone cell type, are derived from osteoblasts through a process in which they are embedded in an osteoid. We previously showed that nutrient restriction promotes the osteocyte transcriptional program and is associated with increased mitochondrial biogenesis. Here, we show that increased mitochondrial biogenesis increase reactive oxygen species (ROS) levels and consequently, NRF2 activity during osteocytogenesis. NRF2 activity promotes osteocyte-specific expression of Dmp1, Mepe, and Sost in IDG-SW3 cells, primary osteocytes, and osteoblasts, and in murine models with Nfe2l2 deficiency in osteocytes or osteoblasts. Moreover, ablation of Nfe2l2 in osteocytes or osteoblasts generates osteopenia and increases osteoclast numbers with marked sexual dimorphism. Finally, treatment with dimethyl fumarate prevented the deleterious effects of ovariectomy in trabecular bone masses of mice and restored osteocytic gene expression. Altogether, we uncovered the role of NRF2 activity in osteocytes during the regulation of osteocyte gene expression and maintenance of bone homeostasis.