オステオポンチン遺伝子のノックアウトマウスを用いた骨粗鬆症の病態生理学的解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10044246
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 野田 政樹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50231725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 照仁 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (90302893) ; 二藤 彰 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (00240747)
• Keywords: オステオポンチン / ノックアウトマウス / 骨粗鬆症 / 骨吸収 / 破骨細胞 / 骨形成 / 骨芽細胞 / 老化

Research Abstract

本国際研究においては、ラトガース大学生物学研究所のDr.David T.Denhardtとともに、骨芽細胞並びに破骨細胞の産生する骨基質分子の一つであるオステオポンチン遺伝子のノックアウトマウスを作成した。このノックアウトマウスにおいて、オステオポンチンの骨吸収及び骨形成の異常における機能を解明する目的で閉経後骨粗鬆症モデルをマウスの卵巣適除を行う事により、作成し、これにより骨の減少及びこれに引き続く二次的な骨の代謝の回転の亢進状態を検討した。この状態における野生型の骨の量は急激な減少を示したのに対し、オステオポンチンのノックアウトマウスにおいては、急激な骨量の減少が阻止されていることを発見した。さらに骨の急激な減少は、これに伴う細胞間シグナルに基づく、骨形成の亢進をもたらすことが野生型で明らかであったが、オステオポンチンノックアウトマウスにおいては、この骨の形成の亢進も全く見られなかった。一方、破骨細胞の数で見ると野生型においては、骨吸収の亢進が破骨細胞の急激な増加と相関していたのに対し、オステオポンチンのノックアウトマウスにおいては、卵巣適除を用いた骨粗鬆症モデルにおいても破骨細胞の数の変化は卵巣摘除の前と後でほぼ同等であり、これらの観察から卵巣摘除にともなって起こる骨の吸収活性の亢進に至る過程にオステオポンチンが必須の役割を持つことを初めて明らかにした。さらに骨形成からみた骨粗鬆症の病態の把握のために、骨形成に関わるサイトカイン及びその下流にあるサイトカインの制御分子の研究として、Nogginの発現を検討しBMPが骨においてNogginの発現の促進効果を持つこと、これによって骨の形成のバランスが制御される可能性を持つことを見出した。以上本年の研究成果として、オステオポンチンノックアウトマウスにおける破骨細胞の機能の異常とこの接着分子による制御が解明され、今後オステオポンチンの遺伝子の多型性を中心とした診断上の意義、並びにこの分子を標的とした治療上の意義が期待できる結果が得られた。

Research Products

• [Publications] Nifuji A., Noda M.: "Coordinated expression of noggin and BMPs during early skeletogenesis and induction of noggin expression by BMP-7"Journal of Bone and Mineral Research. 14巻. 2057-2066 (1999)
• [Publications] Yoshitake H., Noda M. 他: "Osteopontin-deficient mice are resistant to ovariectomy-induced bone resorption"Proceedings of the National Academy of Science USA. 96巻・14号. 8156-8160 (1999)
• [Publications] Nifuji A., Noda M. 他: "Noggin Expression in a Mesodermal Pluripotent Cell line C1 and its Regulation by BMP"Journal of Cellular Biochemistry. 73巻. 437-444 (1999)
• [Publications] Furuya K., Noda M. 他: "Effects of GDF7/BMP12 on proliferation and alkaline phosphatase expression in rat osteoblastic osteosarcoma ROS 17/2.8 cells"Journal of Cellular Biochemistry. 72巻. 177-180 (1999)
• [Publications] Tamura M., Noda M. 他: "Identification of DERMO-1 as a member of helix-loop-helix type transcription factors expressed in osteoblastic Cells."Journal of Cellular Biochemistry. 72巻. 167-176 (1999)
• [Publications] Takazawa Y., Noda M. 他: "Articular cartilage cells immortalized by a temperature sensitive mutant of SV40 large T antigen survive and form cartilage tissue in articular cartilage environment"Journal of Cellular Biochemistry. 74巻. 338-345 (1999)
• [Publications] Yamashita T., Noda M. 他: "Retardation in bone resorption after bone marrow ablation in Klotho mutant mice"Endocrinology. 141巻. 438-445 (2000)
• [Publications] Yamashita T., Noda M. 他: "High-resolution μCT(micro-computed tomography) analyses of the abnormal trabecular bone structures in Klotho gene mutant mice."Journal of Endocrinology. 164巻. 239-245 (2000)
• [Publications] Murakami S., Noda M. 他: "Indian Hedgehog during Fracture Healing in Adult Rat Femora."Calcified Tissue International. (in press). (2000)
• [Publications] Takazawa Y., Noda M. 他: "Cbfa1 is constitutively expressed in chondrocytic cell line TC6, and its expression is upregulated by BMP2"Journal of Endocrinology. 165巻(in press). (2000)
• [Publications] Sekiya I., Noda M. 他: "Sox9 Enhances Aggrecan Gene Promoter/Enhancer Activity and is Upregulated by Retinoic Acid in a Cartilage-Derived Cell line, TC6."Journal of Biological Chemistry. 275巻(in press). (2000)