骨におけるメカニカルストレスシグナルの分子メカニズムの解明 -新規遺伝子Znt5の機能解析、病態への関与、および関連分子の同定-

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15390451
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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): 田中 敏博 理化学研究所, 心筋梗塞関連遺伝子研究チーム, チームリーダー(研究職) (50292850) ; 中村 耕三 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (60126133) ; 星 和人 東京大学, 医学部附属病院, 助教授 (30344451)
• Keywords: メカニカルストレス / 骨 / 骨粗鬆症 / ノックアウトマウス

Research Abstract

現在までの研究により、Znt5はメカニカルストレスのon-offでその発現が促進・抑制されることによって、骨芽細胞による骨形成能を調節している画期的なシグナル分子であることが示された。これらの研究成果を踏まえて今回は、分化段階の異なる骨の細胞におけるZnt5の発現をreal time PCR systemを用いて検討した。分化程度の異なるマウス骨芽細胞株MC3T3-E1、MLO-A5、MLO-Y4の培養系にflexor cellで伸展負荷を加えると、最も分化の進んだMLO-Y4でのみZnt5の発現が誘導された。このことは、骨芽細胞の中でも、より分化の進んだ、骨細胞に近い細胞がストレスに反応してZnt5を発現誘導することを示し、従来より指摘されている、骨細胞がメカノセンサーとして働いているという考えを指示するものと言える。現在、上記の3種類の細胞株にZnt5 cDNAを導入、Znt5蛋白を安定的に過剰発現する細胞株を樹立している。それらの分化能および基質合成能を低発現細胞株と比較検討する予定である。更に、骨形成に重要な分子であることが知られているRunx2とLrp5の発現についても比較し、これらがZnt5の下流分子である可能性を検討する。Znt5遺伝子を組み込んだ細胞内発現ベクターはすでに調製済みである。
また、Znt5ノックアウト(KO)マウスの骨組織に対するメカニカルストレスの影響の詳細な検討を行った。骨密度測定では、尾部懸垂および再荷重による骨密度の変化が野生型(WT)マウスでは著明に見られたのに対しZnt5KOマウスでは殆ど認められなかった。尾部懸垂時および再荷重時の脛骨、大腿骨について、3次元マイクロCTによって皮質骨、海面骨における骨量の変化を定量化し、組織形態計測によって骨形成・骨吸収についての動的な変化を、WTとZnt5KOの間で比較検討したところ、WTマウスで見られた変化がZnt5KOマウスでは殆ど認められなかった。

Research Products

• [Publications] 川口 浩: "骨粗鬆症の分子生物学的病態"脊椎脊髄ジャーナル. 16・9. 919-926 (2003)
• [Publications] 篠田 裕介: "骨のremodellingに関する最近の話題"CLINICAL CALCIUM. 14・1. 70-74 (2004)
• [Publications] 川口 浩: "加齢と骨"CLINICAL CALCIUM. 14・2. 275-283 (2004)