2005 Fiscal Year Annual Research Report
破骨細胞の骨基質接着と骨吸収におけるCa^<2+>の動態
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16591847
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| Research Institution | Matsumoto Dental University |
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Principal Investigator |
八巻 真理子 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 講師 (90360221)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小澤 英浩 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 教授 (60018413)
高橋 直之 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 教授 (90119222)
佐原 紀行 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 教授 (70064699)
細矢 明宏 松本歯科大学, 歯学部, 助手 (70350824)
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| Keywords | 破骨細胞 / Ca^<2+> / 骨基質 / endocytosis / 細胞内輸送 / transcytosis / vacuole / lysosome |
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| Research Abstract |
破骨細胞の骨吸収活性により骨基質から遊離するCa^<2+>は以下の3つの経路で血中に取り込まれると考えられる。1)Ca^<2+>は骨基質面と破骨細胞の隙間から自然に拡散し血管に吸収される。2)Ca^<2+>は自然拡散されるとともに、破骨細胞膜上のCa^<2+>チャンネルを介して破骨細胞に吸収され放出される。3)Ca^<2+>は自然拡散もするが、多くは骨基質とともに破骨細胞内に吸収(endocytosis)され、血管側に移動・放出(transcytosis)される。現在は主に1)が支持されている、我々は破骨細胞のruffled border(波状縁)付近に多くのvacuoleが観察されること、そのvacuole内部にしばしば骨基質分解産物が観察されることから、3)の説を支持し、それを証明するために、骨基質上で骨芽細胞と共存培養した破骨細胞と細胞膜不透過性のCa^<2+>結合色素を用いる独自の方法で、コンフォーカル顕微鏡(LSM)を用いて詳細に観察を行った。また、生細胞観察を行い、固定細胞のみならず生破骨細胞内でのCa^<2+>取り込み(vacuole様)、Ca^<2+> vacuoleの細胞内移動の観察に成功した。その結果、a)骨基質から遊離したCa^<2+>の多くは予想通り活性化した破骨細胞内にendocytosisされた。b)取り込まれたCa^<2+>はvacuole様の形態を示し、lysosomeのマーカー蛋白質と共局在した。c)生破骨細胞の観察から、Ca^<2+> vacuoleは波状縁から対極の細胞膜近辺に移動することが明らかになった。また、破骨細胞内のCa^<2+> vacuoleは時間(日)とともにサイズが大きくなることから、細胞内でvacuole同士が融合することが考えられた。従って、我々の仮説(上記3))が強く支持されたため、論文として発表した。
現在は、上記仮説2)にあるようにCa^<2+>チャンネルから流入したCa^<2+>に対応して、破骨細胞内の波状縁面近傍にCa^<2+>結合蛋白質カルモジュリン(CaM)が極性化して観察されることから、CaMの役割と破骨細胞の機能との関連についても検討を行った。免疫染色やCaM inhibitorsを用いて実験を行った結果、骨と接着し活性化している破骨細胞は、接着していない細胞に比べてCaM量が多く、かつ、骨基質に近い波状縁面近傍にCaMが極性化することが明らかになった。これらの結果をin vivoで確認した後、論文として投稿する予定である。
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