2022 Fiscal Year Research-status Report

骨代謝を制御する血管内皮細胞のRANKL逆シグナル及びWntシグナルの解明

Research Project

Project/Area Number	22K17008
Research Institution	Matsumoto Dental University
Principal Investigator	岩本莉奈松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 助教 (20907216)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	血管内皮細胞 / 骨 / 細胞老化 / RANK / Wnt
Outline of Annual Research Achievements	我々は、マウス骨髄におけるReceptor activator of NF-κB (RANK)発現細胞の系譜解析から、血管内皮細胞がRANKを発現し、さらに加齢に伴いRANK発現血管内皮細胞の割合が増加することを見出した。そこで、血管内皮細胞特異的RANK欠損 (EC-RANK cKO)マウスを作出し、μCT解析を行ったところ、8-24週齢EC-RANK cKOマウス骨量はcontrolマウスと比較して変化が見られなかった。一方で32週齢EC-RANK cKOマウス骨量が有意に増加していることが明らかになった。また、32週齢EC-RANK cKOマウスの骨形態計測を行ったところ、破骨細胞数には変化は見られなかったものの、骨芽細胞数が有意に増加していることが明らかになった。続いて、EC-RANK cKOマウスの加齢との関連を明らかにするためにSA-β-gal染色を行ったところ、32週齢EC-RANK cKOマウスにおいてSA-β-gal陽性老化細胞が有意に減少していることが明らかになり、血管内皮細胞RANKが加齢性骨量減少及び骨髄細胞の老化に関与していることが示唆された。血管内皮細胞Wntの骨への影響を調べるために、血管内皮細胞でWntリガンドを分泌できなくなる血管内皮細胞特異的Wls欠損 (EC-Wls KO)マウスの作出を試みたところ、EC-Wls KOマウスは出生しなかったためEC-Wls hetero　KOマウスで解析を行った。その結果、10週齢EC-Wls hetero KOマウスのμCT解析を行ったところ、controlマウスと比較して有意に増加しており、骨形態計測により骨芽細胞の有意な増加が明らかになった。これらの結果はEC分泌Wntリガンドが骨量を負に調節していることが示しており、どのWntリガンドがその役割を担っているか今後明らかにする。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 現在までに血管内皮細胞RANKが加齢性骨量減少及び骨髄細胞の老化に関与すること、血管内皮細胞分泌Wntが骨量減少に関与することを明らかにした。血管内皮細胞RANKが骨代謝にだけではなく、骨髄の細胞老化に関与しているかについては当初の仮説にはなかったことだが、週齢に伴ってRANK陽性血管内皮細胞が増えること、乳腺上皮細胞においてRANKLシグナルは細胞老化を促進するという過去の知見から細胞老化に着目をして、今回血管内皮細胞RANKが骨髄細胞を老化させることを明らかにすることができた。また、血管内皮細胞Wntが骨量を負に制御していることを明らかにした。今まで報告されていた細胞特異的Wls欠損マウスの解析では、骨量が減少する表現型のみ報告されていたが、血管内皮細胞Wls hetero KOマウスでは骨量が増加した。これは今まで報告されていなかったWntリガンドの骨量維持における役割を示唆しており、仮説とは異なる結果となったものの、非常に興味深い結果を得ることができた。以上より、本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	今後は血管内皮細胞RANKによってどのように骨量が減少するか、骨髄細胞の老化が促進されているか明らかにする。具体的には、RANK陽性血管内皮細胞とRANK陰性血管内皮細胞の液性因子発現の比較を行い、血管内皮細胞RANKLシグナルにより分泌される物質の何が骨形成を抑制し、骨髄老化を促進しているのか見出す。また、血管内皮細胞と、Wntリガンドを豊富に発現している骨髄間質細胞をセルソーターで単離し、Wntリガンド発現を比較することで血管内皮細胞から分泌され、骨量を負に制御するWntリガンドを明らかにする。