Effect of the hydroxamic acid class of inhibitors on osteoclast differentiation

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K09928
• Research Institution: Osaka Dental University
• Principal Investigator: 池尾 隆 大阪歯科大学, 歯学部, 教授 (40159603)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堂前 英資 大阪歯科大学, 歯学部, 講師 (50454559)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 破骨細胞

Outline of Annual Research Achievements

細胞表面受容体やそのリガンドの時空間的発現制御は、細胞増殖や分化、細胞死などほとんどすべての細胞機能に関与する。本研究はヒドロキサム酸系阻害として分類される低分子化合物の破骨細胞分化に及ぼす影響を検討し、破骨細胞分化に、タンパク質分解酵素がはたす生理的・病理的役割を検討するものである。
複数のタンパク質分解酵素阻害剤を用いてスクリーニングしたところ、GM6001が破骨細胞分化を促進することを確認した。このことからGM6001の作用によってタンパク質分解酵素が阻害されることにより、破骨細胞分化が促進されたと考えられる。GM6001はヒドロキサム酸系阻害剤に分類されるため、その他のヒドロキサム酸系阻害剤を用いて同様の実験を行ったところ、ターゲット酵素の異なる複数の阻害剤（Actinonin, Bestatin, Amastatin, MMP i3）で破骨細胞分化促進作用を確認した。次にヒドロキサム酸系阻害剤の破骨細胞分化に中心的役割をはたす転写因子NFATc1の発現誘導に及ぼす影響を検討したところ、RANKLによって誘導されるNFATc1の量に変化を認めなかった。ヒドロキサム酸系阻害剤による破骨細胞分化促進は破骨細胞数の増加よりも破骨細胞の大きさの点で著明であることから、破骨細胞分化初期よりも細胞融合の時期に作用していると考えられる。そこで細胞間相互作用を起こしやすくするために、低接着基質上でRAW264.7細胞を培養してヒドロキサム酸系阻害剤とRANKL存在下で培養し、3日後に接着性基質上で培養したところ、ヒドロキサム酸系阻害剤の有無に関わらず巨大な破骨細胞の形成を観察することができた。以上の結果からヒドロキサム酸系阻害剤は細胞間接着の促進あるいはRAW264.7細胞の融合に至る相互作用において促進的な影響を及ぼしていると考えられる。