骨形成に対するメラトニンの影響

• Project/Area Number: 14771141
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Surgical dentistry
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 北岡 栄一郎 徳島大学, 医学部・歯学部附属病院, 助手 (60343307)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2003: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2002: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: メラトニン / 蛋白質発現 / 遺伝子発現 / 硬組織再建 / 骨形成 / 分化

Research Abstract

ヒト顎骨あるいは腸骨より分離した骨芽細胞を用いて、メラトニンレセプターの発現の検索を行うとともにメラトニンがヒト骨芽細胞の増殖および分化に及ぼす影響について検討することによりメラトニンの骨形成における役割を明らかにしてきた。ヒト骨芽細胞におけるMel1aRmRNAの発現を検討したところ、男女ともに若年者では発現が高く、高齢者ほど発現が低下する傾向が認められ、骨芽細胞におけるMel1aRの発現に年齢差を認めた。
ヒト骨芽細胞のアデニル酸シクラーゼ活性に及ぼす影響につき検討を行った。メラトニンを添加することにより、forskolinによって誘導されるアデニル酸シクラーゼ活性の上昇がメラトニンの添加により濃度依存的に抑制された。また、luzindoleを2μMの濃度で添加したところ、メラトニンによる抑制作用がうち消され、アデニル酸シクラーゼ活性は対照群とほぼ同程度まで回復した。さらにGi蛋白質を介した経路の遮断薬であるPTXにより前処理を行った実験系では、メラトニン添加によるアデニル酸シクラーゼ活性の抑制が完全に阻害されることが確認された。ヒト骨芽細胞に発現が認められたMel1aRが正常な機能を有していることを確認した。
細胞増殖および分化に対する影響についてメラトニンを添加して培養し、細胞増殖においては、濃度依存的に有意な細胞数の増加を認めた。分化においては、ALPase活性の測定、骨分化マーカーの遺伝子発現、石灰化能の検討により細胞分化を亢進することを確認した。ICRマウスに100mg/kg body weightのメラトニンを腹腔内投与し、対照群と比較しメラトニン投与群では有意に既存骨に対する新生骨の割合が増加していることが確認され、メラトニン投与により骨形成が促進されていることが明らかとなった。以上より、メラトニンが骨形成における調節因子の1つである可能性が示唆された。