不動・非荷重による骨量減少における骨動態の変化と骨髄細胞の分化異常の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11470315
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health
• Principal Investigator: 酒井 昭典 産業医科大学, 医学部, 助教授 (90248576)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 利孝 産業医科大学, 医学部, 教授 (50082235)
• Keywords: 非荷重 / 骨髄細胞 / p53 / 石灰化 / アポトーシス / 尾部懸垂 / ノックアウトマウス / 遺伝子

Research Abstract

我々は、非荷重状態では、骨髄細胞において、p53遺伝子シグナルが亢進することを明らかにしてきた。本年度の研究目的は、非荷重により骨の石灰化障害が生じるか否か、骨髄細胞においてDNA修復やアポトーシスが生じているか否か、を明らかにすることである。8週齢の雄性、p53遺伝子欠損マウス(-/-)と野生型マウス(+/+)を用いて、尾部懸垂を行い、両者を比較した。スタート時と非荷重後1週で屠殺し、脛骨を採取した。
脛骨近位二次海綿骨で骨形態計測を行った。海綿骨量は、p53(+/+)では、非荷重後1週でスタート時の45%に有意に低下した。(-/-)では、非荷重後1週で減少しなかった。Goldner染色を行い、類骨量を調べた。類骨量は、p53(+/+)では、非荷重後有意に増加したが、(-/-)では、変化がなかった。石灰化遅延時間は、p53(+/+)では、非荷重後有意に長くなっていた。(-/-)では、変化がなかった。DNA修復蛋白であるADP-riboseをmonoclonal抗体で免疫染色した結果、p53(+/+)では、非荷重後、骨髄間質細胞が陽性に染まりていた。骨梁表面は染まらず、変化がなかった。TUNEL染色で、アポトーシスを検出した結果、p53(+/+)では、非荷重後、骨髄間質細胞が陽性に染まっていた。(-/-)では、変化がなかった。
結論:1)非荷重により、p53シグナルを介した、骨髄細胞の分化異常が生じ、石灰化が障害される。2)非荷重により、p53シグナルを介した、骨髄細胞のDNA損傷やアポトーシスが増加する。
非荷重による骨量減少は、p53遺伝子シグナルを介した骨髄細胞の分化異常による石灰化障害が関係している。

Research Products

• [Publications] Sakai A, Nakamura T: "Changes in trabecular bone turnover and bone marrow cell development in tail-suspended mice"Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions. 1・4. 387-392 (2001)
• [Publications] Okazaki R, Kasai A, Nakamura T et al.: "Sequential changes in transforming growth factor (TGF)-β1 concentration in synovial fluid and mRNA expression of TGF-β1 receptors in chondrocytes after immobilization of rabbit knees"Journal of Bone and Mineral Metabolism. 19・4. 228-235 (2001)
• [Publications] Sakai A, Nakamura T et al.: "Disruption of the p53 gene results in preserved trabecular bone mass and bone formation after mechanical unloading"Journal of Bone and Mineral Research. 17・1. 119-127 (2002)