歯槽骨吸収の機序解明を目指した破骨細胞分化因子の信号伝達経路の解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13470394
• Research Institution: Matsumoto Dental University
• Principal Investigator: 宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 深沢 加代子 松本歯科大学, 歯学部, 講師 (60064698) ; 平岡 行博 松本歯科大学, 歯学部, 助教授 (20097512) ; 高橋 直之 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 教授 (90119222) ; 溝口 利英 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 助手 (90329475)
• Keywords: 破骨細胞 / 骨芽細胞 / マクロファージ / リポ多糖 / RANKL / OPG / TNF / IL-1

Research Abstract

破骨細胞におけるLPSの受容体の発現について検討した。その結果、TLR4およびCD14mRNAsの発現は骨芽細胞、骨髄マクロファージのみならず、破骨細胞においても確認できた。そこではじめに、LPSの破骨細胞分化に対する効果を検討した。LPSは共存培養系における破骨細胞形成を促進し、それはOPGの添加により完全に抑制された。また、LPSは骨芽細胞におけるRANKL mRNA発現を時間依存的に上昇させた。この発現上昇はNS398(COX2阻害剤)により抑制され、共存培養における破骨細胞分化も完全に阻害された。
このLPSによる破骨細胞の延命効果がTLR4を介しているかを検討するために、TLR4に点変異を有するLPS低反応性のC3H/HeJマウスを用いて実験を行った。C3H/HeJマウスおよびコントロールマウスとしてC3H/HeNマウス由来の骨髄細胞から誘導した各々の破骨細胞におけるIL-1、LPSの延命効果について検討した。その結果、IL-1処理による延命効果はHeJ、HeN両マウスにおいて効果が認められたが、LPSの延命効果はHeJマウスでは全く認められなかった。また、LPSによる破骨細胞の延命効果は、OPGまたはIL-1中和抗体の添加によっても抑制されず、TNF受容体欠損マウスから誘導した破骨細胞を用いた実験でもLPSはRANKL同様延命効果を示さなかった。
破骨細胞の分化に対して、LPSはRANKL発現を介する促進作用を示すことが明らかとなった。また、成熟破骨細胞においてもLPS受容体が認められ、LPSが破骨細胞のTLR4を介して直接その延命を促進していることが示された。一方、マクロファージに見られるLPS刺激によるサイトカイン産生誘導は破骨細胞では全く認められなかった。このように破骨細胞はマクロファージ由来の細胞でありながら、サイトカイン産生能を有さない非炎症性細胞に分類されると考えられる。このLPSに対する両細胞の反応性の差異は、p38 MAP kinaseのシグナル伝達の差異に起因する可能性も考えられる。

Research Products

• [Publications] Kotake S, Udagawa N, Hakoda M, Mogi M, Yano K, Tsuda E, Takahashi K, Furuya T, Ishiyama S, Kim KJ, Saito S, Nishikawa T, Takahashi N, Togari A, Tomatsu T, Suda T, Kamatani N: "Activated human T cells directly induce osteoclastogenesis from human monocytes : possible role of T cells in bone destruction in rheumatoid arthritis patients"Arthritis Rheum. 44. 1003-1012 (2001)
• [Publications] Itoh K, Udagawa N, Katagiri T, Iemura S, Ueno N, Yasuda H, Higashio K, Quinn JMW, Gillespie MT, Martin TJ, Suda T, Takahashi N.: "Bone morphogenetic protein 2 stimulates osteoclast differentiation and survival supported by receptor activator of nuclear factor-kB ligand"Endocrinology. 142. 3656-3662 (2001)
• [Publications] Quinn JM, Itoh K, Udagawa N, Hausler K, Yasuda H, Shima N, Mizuno A, Higashio K, Takahashi N, Suda T, Martin TJ, Gillespie MT: "Transforming growth factor b effects on osteoclast differentiation via direct and indirect actions"J. Bone Miner. Res.. 16. 1787-1794 (2001)
• [Publications] Yanai T, Katagiri T, Akiyama S, Imada M, Yamashita T, Chiba H, Takahashi N. Suda T: "Expression of mouse osteocalcin transcripts, OG1 and 0G2, is differently regulated in bone tissues and osteoblast cultures"J. Bone Miner. Res.. 19. 345-351 (2001)
• [Publications] Katagiri T, Takahashi N:, , 2002: "Regulatory mechanisms of osteoblast and osteoclast differentiation"Oral Diseases. (in press). (2002)
• [Publications] Takahashi N, Udagawa N, Takami N, Suda T: "Principles of Bone Biology, ed by Raisz LG, Rodan GA, Bilezikian JP [Cells of bone : Osteoclast generation. pp109-126]"Academic Press. 1695 (2002)