ClassⅢアルコール脱水素酵素による飲酒後骨粗鬆症の新規治療開発

• Project/Area Number: 23K08640
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 枝重 光洋 東京女子医科大学, 医学部, 非常勤講師 (50940467)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 成尾 宗浩 日本医科大学, 大学院医学研究科, 研究生 (00772310) ; 根岸 靖幸 日本医科大学, 医学部, 准教授 (50644580)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: アルコール / ADH3 / 骨形成 / 骨吸収 / 続発性骨粗鬆症 / 慢性アルコール摂取 / Class Ⅲアルコール脱水素酵素 / 骨代謝

Outline of Research at the Start

慢性アルコール摂取に続発する骨粗鬆症の病態については未だ不明な点が多い。我々はClass Ⅲアルコール脱水素酵素（ADH3）が哺乳動物のほぼ全組織に分布し、局所のアルコール代謝に参加することに着想を得て、骨組織自体においてのアルコール代謝に起因する組織障害の可能性に着目した。本研究では、骨組織障害発生のメカニズムを分子生物学的、病理組織学的に明らかにし、得られたデータをもとに骨の現場におけるADH3の代謝動態との連関からアルコールの至適濃度、量および投与方法を算出することで、理想的な骨代謝回転を得るための最適解を見出すことを目標とする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、Class Ⅲアルコール脱水素酵素（ADH3）が哺乳動物のほぼすべての組織に分布し、局所のアルコール代謝に関与することから、骨組織におけるアルコール代謝が引き起こす組織障害に着目した。当該年度では、アルコール投与前の骨形態および骨代謝遺伝子プロファイルの差異を確認するため、C57BL/6雌マウスのワイルドタイプ（WT）およびADH3ノックアウト（ADH3KO）において、末梢骨定量CTにおける巨視的および微視的観点からみた骨形態の変化と、リアルタイム定量PCR（RT-qPCR）における骨形成、骨吸収関連遺伝子の発現頻度の差異を調査した。骨形態では、皮質骨、海綿骨ともにADH3KO群の骨密度が上昇しており、長管骨外形はADH3KO群において髄腔内径の短縮と皮質骨厚の増加傾向がみられた。骨形成関連遺伝子（Bglap）発現頻度は有意差はないものの増加傾向にあり、骨吸収関連遺伝子（NFATc1, RANKL）は変化がなかった。以上から、生体骨におけるADH3は骨形成を制御し骨吸収との均衡を保っている作用があることを示唆している。これは、ADH3の作用の一つ、S-ニトロソグルタチオン還元酵素が、間葉系幹細胞の分化経路を骨芽細胞あるいは脂肪細胞にスイッチする役割を担うという通説と合致する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

COVID-19による物流の停滞により、必要物品の調達が遅れたことが影響している。現在は、卵巣切除マウスを作成して高代謝回転型骨粗鬆症モデルを再現し、飲酒後の骨粗鬆症との差異を確認中である。また、骨組織の超微細構造、とくに1型コラーゲン組織の配向性を確認する目的で、透過型電子顕微鏡を用いた解析を遂行中である。

Strategy for Future Research Activity

透過型電子顕微鏡による超微細構造の解析を経て、骨形成有意となっているADH3KO群がアルコール投与によりどのような表現型を呈するかについて、前記研究手法によりWT群との比較検討を実施する。