2017 Fiscal Year Annual Research Report
An in vivo study to examine the roles of AMPK in bone formation by using osteoblast-specific AMPK knockout mice
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15K09433
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
金沢 一平 島根大学, 医学部, 講師 (50452553)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | AMPK / 骨芽細胞 / ノックアウト / 骨細胞 / 骨形成 / 骨吸収 / RANKL / スクレロスチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は骨におけるAMP-activated protein kinase (AMPK)の重要性を明らかにすることである。
【結果】①AMPK floxedマウスとOsterix-Creマウスを交配し、骨芽細胞特異的AMPKノックアウトマウス（AMPK-/-）とヘテロノックアウトマウス（AMPK+/-）を作成し、骨代謝における骨芽細胞AMPKのin vivoでの役割を検討した。AMPK-/-マウスは対照マウス（AMPK+/+、AMPK+/-）に比較し、生後より成長障害が認められ、骨長が短く、骨量が低下していた。8週齢におけるマイクロCT解析では、AMPK-/-における有意な骨量低下、骨梁数減少、骨梁間隔の増加が確認された。さらに組織学的検討により、骨芽細胞数に有意な変化はなかったものの、破骨細胞数の増加を認めた。頭蓋骨より骨芽細胞を単離し、骨芽細胞分化マーカーや骨リモデリング因子（OPG、RANKL）の発現を検討したところ、骨芽細胞分化マーカーは有意に低下しており、破骨細胞分化誘導因子であるRANKLの発現増強が確認された。したがって、骨芽細胞AMPKは骨芽細胞分化と骨リモデリングに重要な因子であることが示唆された。②骨芽細胞様細胞MC3T3-E1とST2を用いて、骨芽細胞AMPKのBMP-2シグナルにおける影響を検討した。BMP-2は著明に骨芽細胞の分化、石灰化を促進したがAMPK阻害薬はそれを抑制したが、その機序にSmadシグナルは関与しないことが示唆された。さらに骨細胞様細胞MLO-Y4を用いて、AMPK活性化剤による抗アポトーシス効果、RANKL発現抑制、スクレロスチン発現亢進を見出した。
したがって、骨芽細胞、骨細胞においてAMPKは骨代謝制御に重要であることが明らかになった。
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