老化関連骨軟骨疾患におけるKlotho遺伝子の関与

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12137201
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 川口 浩 東京大学, 医学部・附属病院, 講師 (40282660)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 星 和人 東京大学, 医学部・附属病院, 助手
• Keywords: 老化 / klotho / PPAR-γ / 骨 / 骨粗鬆症 / 遺伝子解析

Research Abstract

1.昨年までのヒトklotho遺伝子のゲノム解析によって、そのプロモーター領域のSNPである-395G->Aが老年女性における骨密度と有意に相関していることを示した。本年度は、この変異がKlotho蛋白の機能に及ぼす影響について検討した。G-395Aサイトを含むoligonucleotide probeとklotho遺伝子の発現を確認しているヒト腎臓由来293細胞からの核抽出蛋白との結合能をゲルシフト法で解析したところ、G->A置換は核蛋白との結合を著明に低下させることが明らかとなった。以上の結果から、全身性因子のひとつと考えられているklotho遺伝子産物が、老化に伴う骨粗鬆化に関与している可能性が示された(J Bone Miner Res投稿中)。
2.一方、老化による骨粗鬆化に伴って骨髄内に脂肪髄が増えていく事実、および骨芽細胞と脂肪細胞がともに骨髄未分化間葉系細胞から分化する事実は、骨髄における骨芽細胞と脂肪細胞の分化のスイッチングが老化に伴う骨粗鬆化に関与している可能性を強く示唆するものといえる。我々は、脂肪細胞への分化誘導因子であるPPAR-γの骨粗鬆化への関与を検討する目的で、PPAR-γ欠損マウスの骨組織の解析を行った。PPAR-γホモ欠損マウスは胎生致死であったが、ヘテロ欠損マウスは脂肪分化障害を呈しつつ正常に発育した。ヘテロ欠損マウスでは野生型に比べて皮質骨・海綿骨とも骨量が有意に増加していた。これは骨髄細胞からの骨芽細胞への分化能が亢進しているためで、成熟骨芽細胞および破骨細胞系細胞の機能には何の異常もなかった。以上より、PPAR-γの抑制は生体内において骨髄前駆細胞からの骨芽細胞の分化を促進することによって骨量を増加させることが明らかとなった。ヒトPPAR-γ遺伝子多型と閉経後女性の骨密度との相関については今後の課題であり、現在、ヒトPPAR-γ遺伝子におけるSNP検索を行っている。

Research Products

• [Publications] Naoshi Ogata: "A polymorphic variant at the Werner helicase (WRN) gene is associated with bone density, but not spondylosis, in postmenopausal women"Journal of Bone and Mineral Metabolism. 19. 296-301 (2001)
• [Publications] Hiroshi Kawaguchi: "Cellular and molecular mechanism of low-turnover osteopenia in the klotho-deficient mouse"Cell Mol. Life Sci.. 57. 731-737 (2000)
• [Publications] Hiroshi Kawaguchi: "Mutation in Aging Suppressor Gene, Klotho, Causes Decreases in Bone Formation and Resorption in Mice"Connective Tissue. 32. 295-301 (2000)
• [Publications] Naoshi Ogata: "Association of klotho gene polymorphism with bone density and spondylosis of the lumbar spine in postmenopausal women"Bone. (in press).
• [Publications] 川口 浩: "骨粗鬆症と老化"医学のあゆみ. 198(9). 559-562 (2001)
• [Publications] 川口 浩: "加齢と骨"新臨床医のための分子医学シリーズ(羊土社). 96-104 (2002)