生理活性物質の情報伝達機構の解析に基づく骨代謝改善薬の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08557101
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Section: 試験
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 須田 立雄 昭和大学, 歯学部, 教授 (90014034)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 工藤 一郎 昭和大学, 薬学部, 教授 (30134612) ; 秋山 修一 昭和大学, 歯学部, 助手 (70276591) ; 宮浦 千里 昭和大学, 歯学部, 講師 (20138382) ; 自見 英治郎 昭和大学, 歯学部, 助手 (40276598) ; 高橋 直之 昭和大学, 歯学部, 助教授 (90119222)
• Keywords: 骨芽細胞 / 筋芽細胞 / 骨誘導因子 / 受容体 / 破骨細胞 / IL-6 / gp130 / 波状縁

Research Abstract

骨芽細胞と破骨細胞の分化と機能の調節機構を解析するモデル実験系を確立し、以下に示す解析を行った。
1)骨芽細胞の分化を調節する情報伝達系の解析
筋芽細胞(C2C12細胞)をBMP-2で処理すると、筋細胞への分化が完全に抑制され、骨芽細胞への分化が強力に誘導される。本年度の解析により、このC2C12細胞は、(1)BMP-2の受容体としてBMPR-IA,BMPR-IIを発現しており、BMPR-IBのmRNAは検出されないこと、(2)C2C12細胞に構成的活性化変異を導入したBMPR-IAとBMPR-IBを発現させると、どちらの場合でもBMP-2非存在下で筋細胞への分化が抑制され、骨芽細胞への分化が誘導されること、(3)細胞内キナーゼ領域を欠失させたBMPR-IA(DBMPR-IA)を大量に発現させると、BMP-2で処理しても骨芽細胞への分化が誘導されず、筋細胞へと分化すること、などを明らかにした。
2)破骨細胞の分化と機能の調節機構の解析
(1)IL-6レセプターを恒常的に発現するトランスジェニックスマウスを用いた解析より、IL-6の破骨細胞形成を促進するシグナルは骨芽細胞において作動することが明らかとなった。また、1α,25(OH)_2D_3,PTH,PGE_2等の骨吸収因子は骨芽細胞のIL-11産生を著しく促進し、gp130抗体はこれらの骨吸収因子による破骨細胞形成を部分的に抑制した。以上の知見より、骨芽細胞において作動するgp130を介するシグナルは破骨細胞の形成に重要であることが示された。(2)破骨細胞はインテグリンを介してRGD-配列を有する蛋白質を認識し、接着面に波状縁を形成した。この波状縁形成には、細胞内シグナル伝達因子であるp130^<Cas>のチロシン残基のリン酸化が重要であることが明らかにされた。(3)骨芽細胞は破骨細胞との接触を介した機序で、破骨細胞の骨吸収活性を誘導することが示された。

Research Products

• [Publications] Inada,M.,et al.: "Bone morphogenetic protein-12 and-13 inhibit terminal differentiation of myoblasts,but do not induce their differentiation into osteoblasts." Biochem.Biophys.Res.Commun.222. 317-322 (1996)
• [Publications] Romas,E.,et al.: "The role of gp130-mediated signals in osteoclast development:Regulation of interleukin 11 production by osteoblasts and distribution of its receptor in bone marrow cultures." J.Exp.Med.183. 2581-2591 (1996)
• [Publications] Jimi,E.,et al.: "Osteoclast function is activated by osteoblastic cells through a mechanism involving cell-to-cell contact." Endocrinology. 137. 2187-2190 (1996)
• [Publications] Nakamura,I.,et al.: "Chemical and physical properties of the extracellular matrix are required for the actin ring formation in osteoclasts." J.Bone Miner.Res.11. 1873-1879 (1996)
• [Publications] Katagiri,T.,et al.: "Bone morphogenetic protein-2 inhibits terminal differentiation of myogenic cells by suppressing the transcriptional activity of MyoD and myogenin." Exp.Cell Res.230. 342-351 (1997)
• [Publications] Suda,T.,et al.: "Regulation of osteoclast function." J.Bone Miner.Res.,in press. (1997)
• [Publications] Suda.T.,et al.: "Cells of bone:Osteoclast generaton." Academic Press, 87-101 (1996)
• [Publications] Suda.T.,et al.: "Vitamin D and osteoclastogenesis." Academic Press(in press), (1997)