自発運動負荷による骨髄細胞分化異常と分子メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 15591610
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 産業医科大学
• 研究代表者: 沖本 信和 産業医科大学, 医学部, 助手 (70330991)
• 研究分担者: 中村 利孝 産業医科大学, 医学部, 教授 (50082235) ; 酒井 昭典 産業医科大学, 医学部, 助教授 (90248576) ; 大西 英生 産業医科大学, 医学部, 講師 (20279342)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2004年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 2003年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: マウス / 自発運動負荷モデル / 骨髄細胞 / 骨組織形態計測 / 海面骨構造 / 皮質骨構造 / エストロゲン / climbming

研究概要

1(背景・目的)運動が骨に及ぼす影響については、未だ不明な点が多い。また、動物モデルによる運動負荷実験はいくつか報告されているが、それらは電気的刺激などの強制によるストレスは免れないものである。そこで我々は、自発運動負荷モデルを作成して、荷重運動負荷がマウスの骨動態に及ぼす影響を検証した。運動が骨髄細胞の分化に影響を及ぼすか否か,骨髄細胞の分化が海面骨,皮質骨にどのような形態変化をもたらすか、また、そのような変化はどのような分子メカニズムによって生じるかを明らかにするために本研究を行った。
2(方法)6週齢のC57BL/6J系雄マウス65匹を、13匹ずつの5群に分けた。安静-2週群と安静-4週群、およびクライミング運動を負荷した運動-2週群と運動-4週群を作成した。各群の骨量、脛骨海面骨および大腿骨皮質骨輪切り切片による組織形態計測、骨形成と骨吸収、骨髄細胞の分化能について調べた。
3(結果・考察)クライミング運動2週で、海綿骨量は有意に増大し、破骨細胞面、および破骨細胞数は有意に減少していた。クライミング運動4週では、海綿骨量、骨石灰化面、骨石灰化率、および骨形成率は有意に増大していた。脛骨より採取した骨髄細胞培養ではクライミング運動2週で、ALP陽性のColony forming units-fibroblasticのコロニー数およびmineralized noduleの面積が有意に増加し、TRAP陽性多核細胞数は有意に減少していた。皮質骨外骨膜面は運動負荷により有意に増大した。皮質骨内骨膜面も運動負荷により有意に増大した。
4(結論)マウスにおける自発的クライミング運動は、骨髄細胞において破骨細胞の分化を抑制し、骨芽細胞への分化を促進させ、脛骨海綿骨の骨形成率を増加させることによって、海綿骨量を増加させた。皮質骨においては外側へのドリフト効果が認められた。