Melatonin stimulates proliferation and type I collagen synthesis in human bone cells in vitro

Abstract

The pineal secretory product melatonin reportedly regulates release of growth hormone in humans and prevents phototherapy-induced hypocalcemia in newborn rats, suggesting that melatonin affects bone metabolism. Little is known about the effects of melatonin on bone in vitro or in vivo. The present study was undertaken to examine whether melatonin acts directly on normal human bone cells (HOB-M cells) and human osteoblastic cell line (SV-HFO cells) to affect osteogenic action in vitro. The effect of melatonin on bone cell proliferation was determined using the 2,3-bis[2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl]-2H-tetrazolium-5-carbo xanilide (XTT) assay after a 24 hr incubation with melatonin. Melatonin significantly and dose-dependently increased the proliferation in HOB-M cells and SV-HFO cells by 215 +/- 22.1%, and 193 +/- 6.4%), respectively, with a maximal effect at a concentration of 50 microM. To evaluate the effect of melatonin on bone cell differentiation, alkaline phosphatase (ALP) activity, osteocalcin secretion and procollagen type I c-peptide (PICP) production (a measure of type I collagen synthesis) were measured after a 48 hr treatment. While melatonin at micromolar concentrations did not significantly affect either the ALP activity or the osteocalcin secretion, it significantly and dose-dependently increased the PICP production in HOB-M cells and SV-HFO cells by 983 +/- 42.2%, and 139 +/- 4.2%, respectively, with the maximal stimulatory doses between 50 and 100 microM. These results provide new evidence that melatonin stimulates the proliferation and type I collagen synthesis in human bone cells in vitro, suggesting that melatonin may act to stimulate bone formation.

Adolescent idiopathic scoliosis: evidence for intrinsic factors driving aetiology and progression

“…Melatonin is believed to promote bone mass by increasing the differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) into osteoblasts [54], promoting osteoblast proliferation [40] and reducing osteoblast RANKL expression [28]. In animal models of idiopathic scoliosis, such as the chick experimental pinealectomy model, the development of idiopathic scoliosis-like changes has been associated with reduced levels of serum melatonin.…”

Bone Tissue Remodeling After the Introduction of Exogenous Melatonin in Different Seasons

“…Ці результати узгоджуються з літера тур ними даними щодо впливу мела тоніну у фармако-логічних дозах на проліферацію остеобластів та активність ЛФ [9,17]. Весною, навпаки, спостерігали лише зворотну тенденцію до зниження активності ЛФ на 8% порівняно з контрольними значеннями (рис.1).…”

“…Однак дані щодо його дії на ремо-делювання КТ нині є дискусійними. Серед головних ефектів цього гормону на КТ від-значають: стимуляцію диференціації та ак-тивації остеобластів, гальмування диферен-ціації остеокластів, нейтралізацію утворених остеокластами вільних радикалів, посилення синтезу колагенових і неколагенових білків кісткового матриксу [7][8][9]. Тобто встановле-на можливість циркадіанної інтенсивності фізіологічної регенерації КТ за допомогою зміни амплітуди та ритму добових флукту-ацій концентрації мелатоніну в організмі.…”

The Effect of Exogenous Melatonin on Bone Remodeling

“…Головними ефектами дії цього гормону на кісткову тканину є: стимулювання ди-ференціації та активації остеобластів, галь-мування диференціації остеокластів, нейт-ралізування утворених остеокластами віль них радикалів, посилення синтезу кола ге нових і неколагенових білків кісткового мат рикса [1][2][3]. Існують і інші гіпотези щодо впли-ву мелатоніну на ці процеси.…”

“…Водночас він може діяти і як типовий гормон для віддалених клітин-мішеней.Функціонально всі клітини, що продукують мелатонін, мають відношення до так званої дифузної нейроендокринної системи, універсальної системи адапта-ції та підтримки гомеостазу. За своїми властивостями він належить до циркадно-залежних регуляторів метаболізму.Головними ефектами дії цього гормону на кісткову тканину є: стимулювання ди-ференціації та активації остеобластів, галь-мування диференціації остеокластів, нейт-ралізування утворених остеокластами віль них радикалів, посилення синтезу кола ге нових і неколагенових білків кісткового мат рикса [1][2][3]. Існують і інші гіпотези щодо впли-ву мелатоніну на ці процеси.…”