IL-1による破骨細胞のNF-κBの活性化に伴う骨吸収機構の解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09771546
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 自見 英治郎 昭和大学, 歯学部, 助手 (40276598)
• Keywords: 破骨細胞 / エキスタチン / インターロイキン-1 / M-CSF / 骨吸収 / 延命 / 多核化

Research Abstract

本研究には、マウス骨芽細胞と骨髄細胞の共存培養よりエキスタチンを用いて得られる単核および2核の前破骨細胞を実験に用いた。
1. 前骨破骨細胞のIL-1受容体の解析
エキスタチン処理によって得られた前破骨細胞の純度は、95%以上であり、そのうちの85%が単核、および2核の細胞であった。IL-1受容体の発現をIL-1 I型受容体に対する抗体を用いて免疫染色を行ったところ、前破骨細胞がIL-1 I型受容体を発現していることを確認した。
2. IL-1による前破骨細胞の融合
純化した前破骨細胞にIL-1およびIL-1同様、破骨細胞の延命効果を有するマクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)を添加すると、8時間後にはほとんどの細胞が多核化した。一方、IL-1およびM-CSFを添加しない場合、8時間後には大部分の細胞が死滅した。IL-1およびM-CSFによる前破骨細胞の多核化はIL-1受容体アンタゴニスト、およびM-CSF受容体(c-Fms)中和抗体によってそれぞれ抑制された。
3. IL-1による骨吸収能の発現誘導の解析
IL-1によって多核化した細胞をファロイジン染色を行うとアクチンリングを形成したのに対して、M-CSFによって多核化した細胞はアクチンリングを形成しなかった。このアクチンリングの形成は骨吸収能と密接な関係があることを我々はすでに報告している。そこで純化した前破骨細胞を象牙片上に蒔き、IL-1およびM-CSFを添加して24時間後に形成された吸収窩の面積を計測したところ、IL-1を添加した場合のみ、吸収窩が形成された。また成熟破骨細胞を用いた場合においても、同様の実験結果が得られた。
以上の結果から、前破骨細胞はIL-1 I型受容体を発現し、IL-1を処理することによって延命、多核化、さらに骨吸収能を発現することが明かとなった。一方、M-CSFによっても前破骨細胞の延命、多核化を誘導することができるが、骨吸収能を発現することは出来なかった。このことから破骨細胞の骨吸収能の発現が単に延命による2次的作用ではないことが示唆された。IL-1による骨吸収能の発現メカニズムを現在検討中である。

Research Products

• [Publications] Jimi,E.,et al.: "Interleukin 1 induces multinucleation and bone-resorbing activity of osteoclasts in the absence of osteoblasts/stromal cells." Exp.Cell Res.247. 84-93 (1999)
• [Publications] Jimi,E.,et al.: "Activation of NF-κB is involved in the survival of osteoclasts promoted by interleukin-1." J.Biol.Chem.273. 8799-8805 (1998)
• [Publications] Jimi,E.,et al.: "Specific inhibitors of vacuolar H^+-ATPase trigger apoptotic cell death of osteoclasts." J.Bone Miner.Res.12. 1116-1123 (1997)
• [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)