2018 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of the glycoproteins-induced bone formation mechanisms at bone resorption lacunae
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16K08506
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
黒田 有希子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (70455343)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 骨芽細胞 / 骨形成 / マトリックスプロテアーゼ / 破骨細胞 / 糖タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発生・成長の過程であるモデリング期の骨形態形成機構を理解する上で、新しく形成される骨の場所がどのように制御されているかを明らかにすることは重要な課題である。本研究では、破骨細胞が形成した骨吸収窩内に豊富に存在する糖タンパク質の中でも、マトリックスプロテアーゼMMP-9に着目し、「糖鎖修飾型MMP-9が骨芽細胞に骨形成部位を認識させる役割を果たしている」可能性について検証することを目的とした。
申請者は、「破骨細胞から分泌され、骨吸収窩に留まる糖タンパク質」として、シアル酸修飾を受けたマトリックスプロテアーゼMMP-9を同定した。骨片上で破骨細胞を培養することにより形成された骨吸収窩では、全ての吸収窩内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在していた。一方、マウス長管骨の組織切片を観察したところ、ほぼ全ての破骨細胞内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在しているにも関わらず、骨吸収窩にはシアル酸修飾を受けたMMP-9が豊富に存在している吸収窩とあまり存在していない吸収窩があることが分かった。以上の結果から、生体内の破骨細胞もシアル酸修飾型MMP-9を発現していること、骨吸収窩に存在するシアル酸修飾型MMP-9の量は一様ではないことが分かった。また、破骨細胞欠損マウスの耳小骨を解析したところ、骨形成を誘導する「骨形成性血管」の構築には破骨細胞が必須であることが分かった。骨形成性血管の形成過程では、血管周囲に破骨細胞が出現して骨を吸収し、血管が拡張する空間を作る。その際にも破骨細胞はシアル酸修飾型MMP-9を分泌することから、シアル酸修飾型MMP-9が存在する付近で骨芽細胞の分化誘導が促されることが強く示された。
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