非荷重による骨量減少における、骨髄細胞のシグナル伝達の変化と分化異常の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370475
• Research Institution: University of Occupational and Environmental Health, Japan
• 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: 不動 / 海綿骨 / 骨髄細胞 / 骨細胞 / p53 / アポトーシス / TUNEL / ノックアウトマウス

Research Abstract

長期間の臥床やギプス固定のような不動状態では、骨量減少が急激に生じる。この骨量減少は、p53遺伝子を介したアポトーシスが骨芽細胞や骨細胞に生じたためであるという仮説を立てた。この仮説を検証する目的で実験を行った。8週齢の雄性、p53遺伝子欠損マウスp53(-/-)と野生型マウスp53(+/+)を用いた。マウスの右後肢を膝関節伸展位でバンデージ固定し、固定していないマウスの右後肢と比較した。
固定していないマウスの脛骨では、海綿骨構造、骨形成、骨吸収は、p53(-/-)とp53(+/+)で差はなかった。p53(+/+)では、1週間の不動化により、海綿骨量は、対照群の77%にまで有意に減少したが、p53(-/-)では、減少しなかった。不動化後の骨形成率は、p53(+/+)では、有意に減少したが、p53(-/-)では、減少しなかった。不動化後の破骨細胞数と破骨細胞骨接触面は、p53(+/+)では、有意に増加したが、p53(-/-)では、増加しなかった。骨髄細胞培養では、アルカリフォスファターゼ陽性CFU-fとmineralized noduleの形成が、p53(+/+)では、有意に減少したが、p53(-/-)では、減少しなかった。不動化した脛骨の骨髄細胞では、p53 mRNAの発現が亢進していた。TUNEL (terminal dUTP nick-end labeling)法で陽性の骨細胞と骨髄細胞が、p53(+/+)では不動化後に増加していたが、p53(-/-)では変化がなかった。
これらのデータは、不動化したマウスにおけるp53遺伝子の欠損が、海綿骨量減少の防止や骨形成低下の防止と関連していることを示している。このようなin vivoの現象は、骨髄細胞培養の結果と一致していた。骨髄細胞内のp53遺伝子を介したシグナル伝達の亢進が、不動性の骨量減少に関与していると考えられた。

Research Products

• [Publications] Okazaki R, Sakai A, Nakamura T, et al.: "Apoptosis and p53 expression in chondrocytes relate to degeneration in articular cartilage of immobilized knee joints"Journal of Rheumatology. (in press). 2003