| Project/Area Number |
22K09360
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
久木田 明子 佐賀大学, 医学部, 客員研究員 (30153266)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬渡 正明 佐賀大学, 医学部, 名誉教授 (80202357)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 細胞老化 / 骨細胞 / 骨形成 / 加齢 / Nupr1 / HtrA1 / 骨粗鬆症 / 遺伝子欠損マウス / 骨芽細胞 / SMAD1 / セリンプロテアーゼ / 酸化ストレス / 老化 / 転写制御因子 |
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| Outline of Research at the Start |
老化による骨量の減少は、高齢者のQOLにおいて大きな障害となっている。骨代謝を調節する骨の細胞の中で、骨細胞は寿命が長く老化の影響が蓄積された細胞である。申請者らは、ストレス応答に関わる転写因子Nupr1が骨細胞で高く発現し、遺伝子欠損マウスの解析からNupr1が骨形成を阻害し老化細胞を増加させ老化に関連がある IGFBP6などの蛋白質の発現を制御する可能性を見出した。本研究では、Nupr1と老化に関連がある蛋白質（IGFBP6など）による骨形成阻害作用、Nupr1が発現する骨細胞の性状解析やヒト骨組織における発現解析を行い、骨形成や骨の老化に関する新たなメカニズムを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究において、Nupr1遺伝子欠損（KO）マウスでは、細胞老化に関わることが知られているセリンプロテアーゼHtrA１の発現が低下しており、骨細胞の細胞老化形成が減少し加齢による骨量減少が低下することが考えられた。すなわち、Nupr1がHtrA1を介して骨細胞の老化を亢進させRANKLなどのSASPの産生の増加などを介して加齢による骨量減少を増強させる可能生が考えられた。しかしながら、これらの実験はすべて雄のマウスで行っていたため、雌のマウスにおいても同様なことがみられるが検討した。雌の野生型とNupr１KOマウスの加齢マウス（19カ月令）と若齢マウス（６カ月令）の椎骨の骨量及び骨構造解析を行った結果、加齢による顕著な骨量の減少は見られたが、雄マウスにみられたように野生型とNupr１KOマウスとの大きな差がみられなかった。さらに、雌マウスから単離した骨細胞における細胞老化関連遺伝子発現が、野生型とNupr1KOマウスどちらの場合も加齢マウスの骨細胞において発現が亢進していたが、加齢の野生型とNupr1KOマウスでは有意な差が見られなかった。このように、雌マウスにおいてNupr1の欠損は骨細胞の老化形成や加齢による骨量減少に大きな影響を及ぼさなず、Nupr1の作用には性差があることが考えられた。また、雄と雌マウス由来の初代骨芽細胞培養を１～2週間培養しNupr1阻害剤ZZWを添加し、遺伝子発現解析を行った。Nupr1阻害剤を分化の初期に添加すると、HtrA1の発現が容量依存的に減少し、オテテオポンチンやオステオカルシンの発現の上昇が見られた
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
若齢と老齢雌マウスの椎骨の骨量のマイクロCTを用いた解析や雌マウスから単離した骨細胞におけるp16やp21や、RANKL, MMP13などのSASPやSA-ベータガラクトシダーゼ遺伝子Glb-１などの細胞老化関連遺伝子の発現解析を行った。その結果、Nupr1のHtrA1を介した細胞老化への作用には性差があることが考えられた。一方、初代骨芽細胞を用いた実験においては、雄及び雌マウスの骨芽細胞を使用しており骨芽細胞の骨形成に性差があることはわからなかったが、初代骨芽細胞の様々な分化時期に様々な濃度のNupr1阻害剤を添加してその影響を調べた。その結果、Nupr1阻害剤の添加により初代骨芽細胞の分化初期にHtrA1の発現が低下することや骨芽細胞分化関連遺伝子の発現に影響を与えることを確かめる事ができた。しかしながら、そのNupr1とHtrA1による骨形成制御のメカニズムの詳細はまだ明らかではない。
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| Strategy for Future Research Activity |
Nupr1のHtrA1を介した加齢による骨量減少と骨細胞の老化形成作用に性差があることが明らかとなった。また一方、Nupr1KOマウスやNupr1阻害剤の添加により初代骨芽細胞においてHtrA1の発現が低下し骨形成が亢進することを確かめることができたが、その詳細のメカニズムは明らかでない。今後は、Nupr1による骨形成制御のメカニズムについてさらに解析するとともに、Nupr1阻害剤を使用したin vitro及びin vivo実験をさらに行い、Nupr1阻害剤の骨形成亢進作用が有効なものであるか検討していく。
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