脊柱靭帯骨化症に発生に関与する骨増殖因子の解明と臨床応用のための基礎的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09671472
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 山崎 正志 千葉大学, 医学部・附属病院, 助手 (50281712)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 澄雄 千葉大学, 医学部, 助教授 (10143273)
• Keywords: 脊柱靭帯骨化症 / 細胞成長因子 / 骨形成 / 細胞生物学 / 免疫組織学 / 分子生物学 / 分子遺伝学

Research Abstract

本研究で我々は、脊柱靭帯骨化症患者における靭帯細胞の異常がいかなる骨増殖因子の関与で生じるかを、細胞生物学的、免疫組織学的、分子生物学的および分子遺伝学的な手法を用いて解析した。
細胞生物学的には、OPLL症例の脊柱靭帯細胞に対してBMP2が分化を、TGF-β1が基質合成を、bFGFが増殖を、そしてIGF-Iが増殖、基質合成を促進させることが明かとなった,さらに、細胞成長因子間の相互作用の検討から、BMP2の分化誘導作用はIGF-Iによって促進的に、bFGFによって抑制的に調節を受けることが示された。
免疫組織学的にOPLL症例の後縦靭帯組織におけるPCNA(細胞増殖核抗原)の発現を検討した。その結果、OPLL症例では椎体隅角部のみならず、椎体中央部の後縦靭帯組織においても、その構成細胞が高い増殖能を獲得していることが示された。この靭帯細胞の性状異常がOPLLの発生進展に密接に関わっていることが推察された。
In situ hybridization法を用いて、骨形成過程におけるXI型コラーゲン遺伝子の発現を解析した。その結果、従来から軟骨組織特異的とされてきたXI型コラーゲンの遺伝子が、非軟骨組織でも相当量発現していることが示された。
分子遺伝学的には、OPLLのモデル動物であるtwyマウスの原因遺伝子を同定した。すなわち、twyマウスではNpps(Nucleotide pyrophosphatase)遺伝子にミスセンス変異が存在し、Nppsの機能異常に伴って骨軟骨異常増殖病変が生じていることが明かとなった。

Research Products

• [Publications] 山崎正志: "培養脊柱靭帯細胞に対する成長因子の作用,OPLLの成因と関連して" 整災外. 40. 789-796 (1997)
• [Publications] Tomiyo Kon: "Bone morphogenetic protein 2 stimulates differentiation of cultured spinal ligament cells from patients with ossfication of the posterior longitudinal ligament" Calcif.Tissue Int.60. 291-296 (1997)
• [Publications] Kohei Kobayashi: "Effect of insulin-like growth factor 1 and basic fibroblast growth factor on DNA synthesis and collagen production of cultured anterior curciate ligament cells." J.Orthop.Sci.2. 349-356 (1997)
• [Publications] Masashi Yamazaki: "Spatial and temporal expression of fibril-forming minor collagen genes(types V and XI)during fracture healing" J.Orthop.Res.15. 757-764 (1997)
• [Publications] Ken-ichiro Goto: "Involvement of Insulin-like growth factor I in development of ossification of the posterior longitudinal ligament of the spine" Calcif.Tissue Int.62. 158-165 (1998)
• [Publications] Hiroyuki Motegi: "Immunohistochemical localization of proliferating cell nuclear antigen in hypertrophied posterior longitudinal ligament of the cervical spine" Spine. 23. 305-310 (1998)
• [Publications] 後藤憲一郎: "培養脊柱靭帯細胞に対するBMP2と他の細胞成長因子の相互作用" 臨整外. 33. 549-556 (1998)
• [Publications] 山崎正志: "細胞生物学的手法を用いたOPLLの成因解析" 臨整外. 33. 567-572 (1998)
• [Publications] Yasumasa Kobayashi: "Regional variations in the progression of bone loss on two different mouse osteopenia models" Calcif.Tissue Int.62. 426-436 (1998)
• [Publications] Masashi Yamazaki: "Spatial and temporal distribution of CD44 and osteopontin in fracture callus" J.Bone and Joint Surg.(in press).
• [Publications] Akihiko Okawa: "Mutation in NPPs in a mouse model of ossification of the posterior longitudinal ligament of the spine" Nature Genet.19. 271-273 (1998)
• [Publications] Akihiko Okawa: "Mappping of a gene responsible for twy(tip-toe walking Yoshimura),a mouse model of ossification of the posterior longitudinal ligament of the spine(OPLL)" Mamm.Genome. 9. 155-156 (1998)