2017 Fiscal Year Annual Research Report
炎症性骨疾患へのLOX-1の寄与とその分子機構の全容解明そして創薬へのアプローチ
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16H05505
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| Research Institution | Meikai University |
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Principal Investigator |
羽毛田 慈之 明海大学, 歯学部, 教授 (90164772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沢村 達也 信州大学, 学術研究院医学系, 教授 (30243033)
森 芳史 明海大学, 歯学部, 助教 (60757954)
伊東 順太 城西大学, 薬学部, 助教 (40609096)
小笠原 徹 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (20359623)
岡安 麻里 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (10610941)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 脂質 / 炎症整骨破壊 / LOX-1 / LDL受容体 / 破骨細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、LOX-1およびLDL receptor (LDLR)の前破骨細胞の細胞融合過程を調節する分子機構の解明を目的として、野生型(WT), LOX-1 single KO (sKO), LDLR sKOおよびLOX-1/LDLR double KO (dKO)マウスを作成し実験を行なった。LOX-1 sKOのin vitroの破骨細胞形成は既報通り、破骨細胞分化シグナルおよび破骨細胞分化関連分子の発現に変化しないにも関わらず、前破骨細胞の細胞融合が促進し破骨細胞形成が大きく増加した。一方、LDLR sKOの破骨細胞形成はLOX-1欠損マウスとは全く逆の表現系を示した。そこでLOX-1とLDLRの両方を欠損したdKOを作成し、破骨細胞形成を検討した結果、形成された多核の破骨細胞数はWTをほぼ同等であったにも関わらず、１つの破骨細胞に含まれる核数および細胞の大きさがWTに比べ大きく減少し、その表現系はLDLR sKOマウスに類似した。このように、LDLおよび酸化LDLの細胞内への取り込み機構と破骨細胞分化の間には密接かつ多様な関係のあることが示された。最近、破骨細胞の細胞融合機構に関して、細胞膜の脂質二重層内層に多く分布するphosphatidylethanolamin (PE)の脂質二重層外層への分布変換が重要な役割を持つことが報告された。そこで、破骨細胞形成過程におけるPEの分布を４種類のマウスで比較した。その結果、LDLR sKOおよびdKOマウス破骨細胞系細胞において、PEの脂質二重層外層への変換が著しく減少していることを見出した。さらに、PEの脂質二重層外層への変換を触媒するABCG1の発現がLDLR sKOおよびdKO破骨細胞系細胞で著しく減少した。すなわち、破骨細胞の細胞融合に必要なPEの細胞膜脂質二重層外層への変換が細胞外からのLDLの取り込み機構に大きく依存することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞外LDLのLDL受容体を介した細胞内への取り込みが破骨細胞の細胞融合に重要な役割を持つこと、その細胞融合にLDL受容体に依存したABCG1発現と細胞膜リン脂質内葉から細胞膜外葉へのphosphatidylethanolamineの分布変換が大きく関わっていることが本年度で大きく進歩した。また、炎症性骨破壊の治療薬の候補として、ポリメトキシフラボノイドであるスダチチンが有効であることを動物実験から明らかにし、その成果をPlos ONEに掲載した。しかし、LOX-1のconditional knockoutマウス実験に関しては、新研究分担者が不慣れのため、進行が遅れている。総じて、現在の進捗状況は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度で、破骨細胞の細胞融合に細胞内へのコレステロールの取り込み機構と細胞膜外葉へのphosphatidylethenolamine (PE)の局在変換が大きく関わっていることが明らかとなり、その局在変換にリン脂質のflip-flopを司るATP-binding cassette (ABC) transporterであるABCG1やABCB4などが関与する。そこで本年度は、さらにそのABC transportersと細胞内コレステロール量との関係を分子生物学的に明らかにして行く。また、遅れ気味である骨芽細胞および破骨細胞特異的LOX-1 cKOを用いた炎症性骨破壊実験モデルの作成を合わせて遂行して行く。
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