Wnt5aを基盤にした歯槽骨ー骨代謝回転制御法の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25293423
• Research Institution: Matsumoto Dental University
• Principal Investigator: 小林 泰浩 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 教授 (20264252)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平賀 徹 松本歯科大学, 歯学部, 准教授 (70322170) ; 高橋 直之 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 教授 (90119222) ; 山下 照仁 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 准教授 (90302893)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: Wnt5a / 骨代謝回転

Outline of Annual Research Achievements

Wnt5aが骨代謝回転を維持する分子基盤は明らかでない。そこで本申請課題ではWnt5aがどのような分子を介して骨代謝回転を制御するかを明らかにし、Wnt5aによる骨代謝回転制御機構の分子基盤を確立する。
１．破骨細胞特異的Wnt5acKOマウスの解析：Wnt5acKOの大腿骨の骨形態計測を行った。その結果、Wnt5acKOの大腿骨では骨梁あたりの破骨細胞数に変化が認められなかった。一方、骨梁当たりの骨芽細胞数はWnt5acKOで、有為に減少した。さらに、骨形成速度もWnt5acKOで有為に減少した。これらの結果は、破骨細胞から分泌するWnt5aが骨形成を調節する可能性を示している。
２．加齢に伴うＷｎｔ阻害因子の発現変化の解析：加齢に伴うＷｎｔ阻害因子の発現変化を解析する過程で、関節炎を誘導したマウスの関節骨では、Dkk1とＳｆｒｐ４の発現が顕著に増加することが明らかになった。また対照マウスの関節骨では、Ｓｆｒｐ５の発現が高いのに対し、関節炎マウスの関節骨では、著明に減少した。
３．5-FU投与による脂肪髄マウスの解析：Ｓｆｒｐ５は脂肪細胞から分泌することが報告されている。Ｓｆｒｐ５が脂肪細胞で発現するかを検討した。ＳＴ２細胞を骨芽細胞あるいは脂肪細胞へ分化させたときのＳｆｒｐ５の発現をリアルタイムＰＣＲ法で検討した。Ｓｆｒｐ５は、脂肪細胞への分化に伴い著明に発現した。
４．ＯＰＧ－ＫＯおよび野生型マウスにビスホスホネートあるいは抗ＲＡＮＫＬ抗体を投与した際のsclerostinの発現解析：リアルタイムＰＣＲ法を用いて、OPG-KOマウスの大腿骨におけるsclerostinの発現を検討した。野生型マウスに比べ、OPG-KOマウスではsclerostinの発現が顕著に低下した。OPG-KOマウスに抗ＲＡＮＫＬ抗体を投与し、破骨細胞分化を抑制すると、低下したsclerostinの発現が回復した。この結果は、骨吸収がsclerostinの発現を抑制する可能性を示している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成26年度は、１．破骨細胞特異的Wnt5acKOマウスの解析、２．加齢に伴うＷｎｔ阻害因子の発現変化の解析、３. 5-FU投与による脂肪髄マウスの解析、４．ＯＰＧ－ＫＯおよび野生型マウスにビスホスホネートあるいは抗ＲＡＮＫＬ抗体を投与した際のsclerostinの発現解析を計画した。概ね順調に計画が進行していると思われる。３については、5-FU投与による脂肪髄の誘導より、Sfrp5遺伝子欠損マウスの解析がより生理的と考えられた。したがって、この項目は、計画より若干遅れている。

Strategy for Future Research Activity

進行が遅れている5－ＦＵ投与マウスの解析より、Sfrp5遺伝子欠損マウスがより生理的であると考えられるので、Sfrp5マウスの解析を優先させて行う。残りの4項目に関しては、このまま計画どおり進める。

Causes of Carryover

リコンビナントタンパク質がメーカーのキャンペーンにより、当初の計画よりも安く購入できたため、未使用額を生じた。しかし、2638円と小額であり、計画の進行になんら支障はなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

物品費として使用する。

Research Products

• [Journal Article] DNA methyltransferase 3a regulates osteoclast differentiation by coupling to an S-adenosylmethionine-producing metabolic pathway. (2015)
  • Author(s): Nishikawa K, Iwamoto Y, Kobayashi Y, Katsuoka F, Kawaguchi S, Tsujita T, Nakamura T, Kato S, Yamamoto M, Takayanagi H, Ishii M.
  • Journal Title: Nature Medcine Volume: 21 Pages: 281-287
  • DOI: 10.1038/nm.3774
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of mRNA influences osteoporotic bone mass via CNOT3. (2014)
  • Author(s): Watanabe C, Morita M, Hayata T, Nakamoto T, Kikuguchi C, Li X, Kobayashi Y, Takahashi N, Notomi T, Moriyama K, Yamamoto T, Ezura Y, Noda M.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 111 Pages: 2692-2697
  • DOI: 10.1073/pnas.1316932111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arctigenin inhibits osteoclast differentiation and function by suppressing both calcineurin-dependent and osteoblastic cell-dependent NFATc1 pathways. (2014)
  • Author(s): Yamashita T, Uehara S, Udagawa N, Li F, Kadota S, Esumi H, Kobayashi Y, Takahashi N
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Pages: e85878
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0085878
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Noncanonical Wnt5a enhances Wnt/β-catenin signaling during osteoblastogenesis. (2014)
  • Author(s): Okamoto M, Udagawa N, Uehara S, Maeda K, Yamashita T, Nakamichi Y, Kato H, Saito N, Minami Y, Takahashi N, Kobayashi Y.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 4 Pages: 4493
  • DOI: 10.1038/srep04493.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant