骨破懐抑制活性を有する天然低分子化合物の作用機構及び骨疾患モデル動物での効果解析

• 研究課題/領域番号: 15380077
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 永井 和夫 中部大学, 応用生物学部, 教授 (00011974)
• 研究分担者: 禹 済泰 中部大学, 応用生物学部, 教授 (20272693) ; 大西 素子 中部大学, 応用生物学部, 助教授 (00312653) ; 南 基泰 中部大学, 応用生物学部, 助教授 (90340207)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 15,300千円 (直接経費: 15,300千円); 2004年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円); 2003年度: 9,900千円 (直接経費: 9,900千円)
• キーワード: デストラクシン / リベロマイシン / メバスタチン / 骨吸収 / 破骨細胞 / 骨粗鬆症 / 細胞死 / 阻害 / 骨吸収抑制剤 / アポトーシス / タンパク質合成 / 微生物代謝産物 / tRNA / 酸性環境 / 選択作用

研究概要

申請者らは、臨床応用が可能な骨吸収抑制剤を得る目的で、破骨細胞の分化及び成熟破骨細胞の機能発現過程に作用する活性物質を微生物代謝産物中から探索し、リベロマイシン、メバスタチン、デストラクシンを見出した。本研究ではin vitroおよびin vivoにおいて破骨細胞の分化及び骨吸収機能に対するこれらの化合物の作用機構を検討した。破骨細胞に対するリベロマイシンのアポトーシス誘導効果は、破骨細胞のつくる酸性環境を破壊することによって減少した。またリベロマイシンの細胞死誘導効果が認められない細胞、破骨細胞の前駆細胞においても酸性培地においてはアポトーシス誘導効果が認められた。この結果から、リベロマイシンの活性化破骨細胞に対する選択性は、活性化破骨細胞がつくる酸性環境に由来すると考えられる。また骨粗鬆症モデル動物試験において、リベロマイシンは卵巣摘出後の骨吸収促進による骨密度の低下を抑制した。破骨細胞に対する選択性の高いリベロマイシンは新規な骨吸収抑制剤としての応用が期待される。メバスタチンは破骨細胞の分化誘導因子であるRANKL存在下でRAW264細胞から単核破骨細胞への初期分化を阻害した。メバスタチンの阻害効果はメバロン酸、ファルネシル2リン酸、ゲラニルゲラニル2リン酸の添加で抑制された。またゲラニルゲラニル転移酵素阻害剤はRANKLによる破骨細胞の初期分化を阻害したことから、破骨細胞の初期分化にゲラニルゲラニル化するタンパク質がかかわっていることが示された。デストラクシンEは破骨細胞の活性化に伴って形成するリング状の骨格を破壊し破骨細胞の骨吸収機能を阻害したが、卵巣摘出マウス個体においては骨吸収促進による骨密度の低下を抑制しなかった。

研究成果

• [雑誌論文] Statins and geranylgeranyl transferase I inihibitor inhibit mononuclear osteoclast formation induced by RANKL and TNF. (2005)
  • 著者名/発表者名: Je-Tae Woo, Hiroshi Nakagawa, Annette M.Krecic, Kazuo Nagai, Andrew D.Hamilton, Said M.Sebti, Paula H.Stern
  • 雑誌名: Biochemical Pharmacology 69 ページ: 87-95
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Statins and geranylgeranyl transferase I inihibitor inhibit mononuclearosteoclast formation induced by RNAKL and TNF (2005)
  • 著者名/発表者名: J-T Woo, H.Nakagawa, A.M.Krecic, K.Nagai, A.D.Hamilton S.M.Sebti, P.H.Stern
  • 雑誌名: Biochemical Pharmacology (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Statins and geranylgeranyl transferase I inhibitor inhibit mononuclear osteoclast formation induced by RANKL and TNF. (2005)
  • 著者名/発表者名: Je-Tae Woo, Hiroshi Nakagawa, Annette M.Krecic, Kazuo Nagai
  • 雑誌名: Biochemical Pharmacology 69 ページ: 87-95
• [雑誌論文] The calcineurin/ NFAT signaling pathway regulates osteoclastogenesis in RAW264.7 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hirotani H, Tuohy NA, Woo JT, Stern PH, Clipstone NA, N.Udagawa, In-Sun Lee, Motoko Ohnishi, Hiromi Hagiwara, Kazuo.Nagai
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 13984-13992
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Symbioimine Exhibiting Inhibitory Effect of Osteoclast Differentiation, from the Symbiotic Marine Dinoflagellate Symbiodinium sp. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kita M, Kondo M, Koyama T, Yamada K, Matsumoto T, Lee KH, Woo JT, Uemura
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc.126 126 ページ: 4794-4795
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cyclosporine A and FK506 induce osteoclast apoptosis in mouse bone marrow cell cultures (2004)
  • 著者名/発表者名: Igarashi K, Hirotani H, Woo JT, Stern PH.
  • 雑誌名: Bone 35 ページ: 47-56
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Generation of hydrogen peroxide primarily contributes to the induction of Fe(II)-dependent apoptosis in Jurkat cells by (-)-epigallocatechin (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa H, Hasumi K, Woo JT, Nagai K, Wachi M.
  • 雑誌名: Carcinogenesis 25 ページ: 1567-1574
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Furosin, an ellagitannin, suppresses RANKL-induced osteoclast differentiation and function through inhibition of MAP kinase activation and actin ring formation (2004)
  • 著者名/発表者名: Park EK, Kim MS, Lee SH, Kim KH, Park JY, Kim TH, Lee IS, Woo JT, Jung JC, Shin HI, Choi JY, Kim SY.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 325 ページ: 1472-1480
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Suppression of osteoprotegerin expression by prostaglandin E(2) is crucially involved in lipopolysaccharide-induced osteoclast formation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suda K., Udagawa N., Sato N., Takami M., Itoh K., Woo, J.T., Takahashi N., Nagai K.
  • 雑誌名: J.Immunol. 172 ページ: 2504-2510
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Generation of hydrogen peroxide primarily contributes to the induction of Fe(H)-dependent apoptosis in Jurkat cells by (-)-epigallocatechin gallate (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa H, Hasumi K, Woo JT, Nagai K, Wachi M.
  • 雑誌名: Carcinogenesis
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Quercetin suppresses bone resorption by inhibiting the differentiation and activation of osteoclasts (2004)
  • 著者名/発表者名: Woo, J.-T., Nakagawa, H., Notoya, M., Yonezawa, T., Udagawa, N., Lee, I.-S., Ohnishi, M., Hagiwara, H., Nagai, K.
  • 雑誌名: Biol.Pharm.Bull. 27 ページ: 504-509
  • NAID: 110003608794
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Suppression of osteoprotegerin expression by prostaglandin E(2) is crucially involved in lipopolysaccharide-induced osteoclast formation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Suda K., Udagawa N., Sato N., Takami M., Itoh K., Woo, J.T, Takahashi N., Nagai K.
  • 雑誌名: J.Immunol. 172 ページ: 2504-2510
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cyclosporine A and FK506 induce osteoclast apoptosis in mouse bone marrow culture (2004)
  • 著者名/発表者名: Igarashi K, Hirotani H, Woo JT, Stern PH.
  • 雑誌名: Bone 35 ページ: 47-56
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The calcineurin/NFAT signaling pathway regulates osteoclastogenesis in RAW264.7 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hirotani H., Tuohy N.A., Woo J.T., Stern P.H., Clipstone NA.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 279 ページ: 13984-13992
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Quercetin suppresses bone resorption by inhibiting differentiation and activation of osteoclasts. (2004)
  • 著者名/発表者名: J -T Woo, H Nakagawa, M Notoya, T Yonezawa, M Ohnishi, K.Nagai
  • 雑誌名: Biological Pharm.Bull. 27 ページ: 504-509
  • NAID: 110003608794
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The calcineurin/NFAT signaling pathway regulates osteoclastogenesis in RAW264.7 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hirotani H, Tuohy NA, Woo JT, Stern PH, Clipstone NA
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 13984-13992
• [雑誌論文] Cyclosporine A and FK506 induce osteoclast apoptosis in mouse bone marrow cell cultures (2004)
  • 著者名/発表者名: Igarashi K, Hirotani H, Woo JH, Stern PH.
  • 雑誌名: Bone 35 ページ: 47-56
• [雑誌論文] Furosin, an ellagitannin, suppresses RANKL-induced osteoclast differentiation and function through inhibition of MAP kinase activation and actin ring formation (2004)
  • 著者名/発表者名: Park EK, Kim MS, Lee SH, Kim KH, Park JY, Kim TH, Lee IS, Woo JT, Jung JC
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 325 ページ: 1472-1480
• [雑誌論文] Insulin-dependent adipogenesis in stromal ST2 cells drived from murine bone marrow. (2003)
  • 著者名/発表者名: J.Ding, K.Nagai, J.T.Woo
  • 雑誌名: Biosci.Biotechnol.Biochem. 67 ページ: 314-321
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Destruxins, cyclodepsipeptides, block the formation of actin rings and prominent clear zones and ruffled borders in osteoclasts. (2003)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa H, Takami M, Udagawa N, Sawae Y, Suda K, Woo JT
  • 雑誌名: Bone 33 ページ: 446-455
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Symbioimine Exhibiting Inhibitory Effect of Osteoclast Differentiation, from the Symbiotic Marine Dinoflagellate Symbiodinium sp.
  • 著者名/発表者名: Kita M, Kondo M, Koyama T, Yamada K, Matsumoto T, Lee KH, Woo JT, Uemura D.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 126 ページ: 4794-4795
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J-T Woo, H Nakagawa, M Notoya, T Yonezawa, M Ohnishi, K Nagai: "Quercetin suppresses bone resorption by inhibiting differentiation and activation of osteoclasts"Biological Pharm.Bull. 27(印刷中). (2004)
• [文献書誌] Suda K, Udagawa N, Sato N, Takami M, Itoh K, Woo JT, Takahashi N, Nagai K: "Suppression of osteoprotegerin expression by prostaglandin E(2) is crucially involved in lipopolysaccharide-induced osteoclast formation"J Immunol.. 172. 2504-2510 (2004)
• [文献書誌] Nakagawa H, Takami M, Udagawa N, Sawae Y, Suda K, Nagai K, Woo JT: "Destruxins, cyclodepsipeptides, block the formation of actin rings and prominent clear zones and ruffled in osteoclasts."Bone. 33. 445-455 (2003)
• [文献書誌] J Ding, K Nagai, JT Woo: "Insulin-dependent adipogenesis in stromal ST2 cells derived from murine bone marrow."Biosci.Biotechnol.Biochem. 67. 314-321 (2003)