骨芽細胞及びリンパ球の分化を促進する破骨細胞由来新規サイトカインの同定

• Project/Area Number: 12877299
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional basic dentistry
• Research Institution: Matsumoto Dental University (2001); Showa University (2000)
• Principal Investigator: 宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 溝口 利英 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 助手 (90329475) ; 平岡 行博 松本歯科大学, 歯学部, 助教授 (20097512) ; 高橋 直之 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 教授 (90119222)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2001: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 破骨細胞 / 骨芽細胞 / アルカリフォスファターゼ / カップリングファクター / 骨吸収 / 骨形成 / BMP / RANKL

Research Abstract

骨吸収に続き骨形成が誘導される現象が形態学的に観察され、骨吸収と骨形成は共役していると考えられているが、その本態は不明である。骨芽細胞に発現するRANKLが破骨細胞の分化と骨吸収機能の発現を制御していることが明らかとなった。そこで、骨芽細胞により誘導された破骨細胞が、骨芽細胞の前駆細胞に作用してその分化に関与する可能性を探るための培養系の開発を行った。
コラーゲンゲル上におけるマウス共存培養系で形成された破骨細胞をコラゲナーゼにて回収し、高密度のスポット培養を行う。破骨細胞が十分に接着し大きく広がったところで、トリプシン液にて骨芽細胞を除去して破骨細胞のみを残す。これらの破骨細胞のシートの上で各種の間質細胞株(MC3T3-G2/PA6,ST2,C3H10T1/2)を共存培養し、骨芽細胞の分化を観察するためのアルカリフォスファターゼ(ALP)染色を行った。
その結果、(1)間質細胞と破骨細胞の3日間の共存培養において、破骨細胞の直上においてALP陽性細胞の出現が認められた。純化破骨細胞のみの培養および間質細胞のみの培養系においてはALP陽性細胞の出現は全く認められなかった。(2)ALP陽性細胞の誘導に対して可溶性BMP受容体(BMPR type-IA)の添加は何ら効果を示さなかった。(3)カルシトニンの添加により破骨細胞の形態変化が認められたが、ALP陽性細胞の誘導には影響は認められなかった。(4)Membrane FilterのついたInsert中で破骨細胞を培養し間質細胞との直接接触を阻止した条件では、ALP陽性細胞は誘導されなかった。(5)βガラクトシダーゼ遺伝子導入マウス(ROSA26)を用いた共存培養から得た純化破骨細胞とPA6細胞との共存培養においてX-Gal染色を行ったところ、単核および多核の破骨細胞のみが陽性を示し、骨芽細胞の混在は認められなかった。
成熟破骨細胞が骨髄間質細胞をALP陽性細胞に分化誘導させる因子を発現している可能性が示唆された。この骨芽細胞分化誘導因子は破骨細胞の細胞膜表面上に存在しているものと考えられる。

Research Products

• [Publications] Kotake S, Udagawa N, Hakoda M, Mogi M, Yano K, Tsuda E, Takahashi K, Furuya T, Ishiyama S, Kim KJ, Saito S, Nishikawa T, Takahashi N, Togari A, Tomatsu T, Suda T, Kamatani N: "Activated human T cells directly induce osteoclastogenesis from human monocytes : possible role of T cells in bone destruction in rheumatoid arthritis patients"Arthritis Rheum. 44. 1003-1012 (2001)
• [Publications] Itoh K, Udagawa N, Katagiri T, Iemura S, Ueno N, Yasuda H, Higashio K, Quinn JMW, Gillespie MT, Martin TJ, Suda T, Takahashi N.: "Bone morphogenetic protein 2 stimulates osteoclast differentiation and survival supported by receptor activator of nuclear factor-kB ligand"Endocrinology. 142. 3656-3662 (2001)
• [Publications] Quinn JM, Itoh K, Udagawa N, Hausler K, Yasuda H, Shima N, Mizuno A, Higashio K, Takahashi N, Suda T, Martin TJ, Gillespie MT: "Transforming growth factor b effects on osteoclast differentiation via direct and indirect actions"J. Bone Miner. Res.. 16. 1787-1794 (2001)
• [Publications] Yanai T, Katagiri T, Akiyama S, Imada M, Yamashita T, Chiba H, Takahashi N, Suda T: "Expression of mouse osteocalcin transcripts, OG1 and OG2, is differently regulated in bone tissues and osteoblast cultures"J. Bone Mineral Metab.. 19. 345-351 (2001)
• [Publications] Katagiri T, Takahashi N :, 2002: "Regulatory mechanisms of osteoblast and osteoclast differentiation"Oral Diseases. (in press). (2002)
• [Publications] Takahashi N, Udagawa N, Takami N, Suda T: "Principles of Bone Biology, ed by Raisz LG, Rodan GA, Bilezikian JP [Cells of bone : Osteoclast generation. pp109-126]."Academic Press. 1695 (2002)