軟骨細胞シグナリングとマトリックス転写制御による軟骨形成・分化の解明

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18390415
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 妻木 範行 Osaka University, 医学系研究科, 独立准教授 (50303938)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60191558) ; 岡本 美奈 大阪大学, 医学系研究科, 特任研究員 (50457008)
• Keywords: 軟骨発生 / 内軟骨性骨化 / トランスジェニックマウス / コラーゲン / 骨形成因子

Research Abstract

骨形成因子(BMP)は軟骨形成に必須である。BMPの細胞内シグナルは、主にSmad経路が伝達し、Smad6/7はこの経路を抑制する。またBMPはMAP kinase(MAPK)経路も活性化する。本年度はBMPによって誘導される軟骨形成におけるSmad6/7の役割を解析した。[方法]凝集間葉系細胞と軟骨細胞に特異的にSmad6、Smad7を過剰発現させたトランスジェニックマウス(Tg)を作製した。胎生12.5日のマウス肢芽間葉系細胞を調整し、BMP2存在下でmicromass培養を行い軟骨様結節を誘導した。この結節形成はTGF-b inhibitorであるSB431542を添加しても抑制されず、BMPで誘導されたと考えた。[結果と考察]Smad6 Tgでは軟骨は形成されたが、Smad7 Tgでは軟骨の形成が抑制された。micromass培養において、Smad6 Tgの肢芽間葉系細胞ではBMPで誘導される軟骨様結節が正常に形成された。一方、Smad7 Tgの肢芽間葉系細胞ではこの結節形成が著しく障害され、Sox9の発現が低下していた。BMPで誘導される軟骨様結節の形成は、MAPキナーゼ経路の阻害剤を加えた場合に抑制されたことから、この形成にはMAPK経路が関与すると考えた。MAPK経路のdownstream targetであるATF2のリン酸化は、アデノウイルスを用いたSmad7の過剰発現によって抑制されたが、Smad6の過剰発現では抑制されなかった。これらの結果から、Smad7はMAP kinase経路を抑制することで、BMPによって誘導される軟骨様結節の形成を阻害すると考えた。[結語]Smad7の過剰発現によりTgの軟骨形成は阻害される。その原因として、BMPによって活性化されるMAPK経路のSmad7による抑制を考えた。

Research Products

• [Journal Article] Smad7 Inhibits Chondrocyte Differentiation at Multiple Steps during Endochondral Bone Formation and Down-regula tes p38 MAPK Pathways. (2008)
  • Author(s): Iwai, T., Murai, J., Yoshikawa, H., Tsumaki, N
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 27154-27164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Insulation of the Ubiquitous Rxrb Promoter from the Cartilage-specific Adjacent Gene. (2008)
  • Author(s): Murai, J., Ikegami, D., Okamoto, M., Yoshikawa, H., Tsumaki, N.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 27677-27687
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristics of fracture and related factors in patients with rheumatoid arthritis. (2008)
  • Author(s): Nampei, A., Hashimoto, J., Koyanagi, J., Ono, T., Hashimoto, H., Tsumaki, N., Tomita, T., Sugamoto, K., Nishimoto, N., 0chi, T., Yoshikawa, H.
  • Journal Title: Mod. Rheumatol. 18 Pages: 170-176
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Smad7 inhibits chondrocyte differentiation at multiple steps during endochondral bone formation. (2008)
  • Author(s): T. Iwai, J. Murai, K. Hiramatsu, D. Ikegami, M. Okamoto, H. Yoshikawa, N. Tsumaki
  • Organizer: 7^<th> Ihternational Conference on Bone Morphogenetic Proteins
  • Place of Presentation: Lake Tahoe, CA, USA
  • Year and Date: 20080709-20080713
• [Presentation] Expression of dominant negative TGFβ receptors resulted information of hypoplastic cartilage in conditional transgenic mice (2008)
  • Author(s): K. Hiramatsu, T. Iwai, D, Ikegami, H. Yoshikawa, N. Tsumaki
  • Organizer: 7^<th> International Conference on Bone Morphogenetic Proteins
  • Place of Presentation: Lake Tahoe, CA. USA
  • Year and Date: 20080709-20080713
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/pub/dbcb/homepage/index.html