巨核球・血小板に由来する骨形成促進因子の単離・同定に基づく新しい研究領域の開拓

• 研究課題/領域番号: 17659478
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 片桐 岳信 埼玉医科大学, 医学部, 助教授 (80245802)
• 研究分担者: 須田 立雄 埼玉医科大学, 医学部, 客員教授 (90014034) ; 福田 亨 埼玉医科大学, 医学部, 助手 (20301492)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円); 2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2005年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: 生理活性 / 血小板 / 骨形成 / 骨芽細胞 / 蛋白質 / 生体分子 / 細胞・組織 / 巨核球

研究概要

従来より、骨折部位周囲に追いける出血が骨修復を促進することが知られていた。このメカニズムを明らかにするために、血小板に含まれる生理活性物質の骨芽細胞分化促進作用を検討した。その結果、活性化された血小板単独では骨芽細胞分化を促進しないものの、低用量のBMP活性を促進する活性因子が含まれていることが明らかとなった。これは、口腔外科領域でPRP(platelet-rich plasma)が骨再生の必要な部位に用いることと合致した。
従って、血小板には骨形成促進物質が含まれており、これが出血などによって血小板が活性化された際に放出され、局所的な骨形成を促進するものと考えられた。
本研究で明らかとなった血小板由来骨形成促進因子の作用メカニズムは明らかではない。すでに我々は、ヘパリンのような硫酸化多糖が培養細胞レベルでBMP活性を促進することを報告した。そこで、この作用メカニズムを検討したところ、1)ヘパリンはBMPの分解やアンタゴニストによる活性阻害を抑制し生物学的半減期を延長すること、2)さらにこの促進作用の発現には、24時間程度の時間を要することが判明した。3)また、マウスの異所性骨誘導モデルでヘパリンの効果を検討すると、ヘパリンの濃度依存的に骨髄を伴った大きな骨組織が形成され、ヘパリンがin vivoでも骨形成を促進することが確認された。
以上の結果より、血小板には硫酸化多糖のようなBMP活性促進因子が含まれており、これが放出されることにより骨形成を促進する可能性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Heparin potentiates the in vivo ectopic bone formation induced by bone morphogenetic protein-2. (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhao, B., et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 23246-23253
• [雑誌論文] Heparin enhances BMP activity by maintaining high levels of nuclear phosphorylated Smad 1/5/8. (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhao, B., et al.
  • 雑誌名: New Frontiers in Regenerative Medicine (eds. Kusano, M. and Shioda, S.) (Springer, Japan) ページ: 37-42
• [雑誌論文] Purification and identification of a BMP-like factor from bovine serum. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kodaira, K., et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 345 ページ: 1224-1231
• [雑誌論文] Establishment of a novel method for enriching osteoblast progenitors from adipose tissues using a difference in cell adhesive properties. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hattori, H., et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 343 ページ: 1118-1123
• [雑誌論文] BMPと骨代謝 (2006)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 他
  • 雑誌名: The Bone 20 ページ: 605-611
• [雑誌論文] BMPと骨代謝疾患のゲノム学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 他
  • 雑誌名: ゲノム医学 6 ページ: 39-43
• [雑誌論文] BMP応答遺伝子の転写制御 (2006)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 他
  • 雑誌名: クリニカルカルシウム 16 ページ: 766-771
• [雑誌論文] BMPアンタゴニストの発現と機能 (2006)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 他
  • 雑誌名: 日本臨床 63 ページ: 404-408
• [雑誌論文] Surface chemistry and biological responses to synthetic octacalcium phosphate. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, O., Kamakura, S., Katagiri, T.
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 77B ページ: 201-212
• [雑誌論文] Bone formation enhanced by implanted octacalcium phosphate involving conversion into Ca-deficient hydroxyapatite. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Kamakura, S., Katagiri, T., Nakamura, M., Zhao, B., Honda, Y., Kamijo.
  • 雑誌名: Biomaterials 27 ページ: 2671-2681
• [雑誌論文] Enamel Matrix Derivative Gel Stimulates Signal Transduction of BMP and TGF-β. (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Nagano, T., Yamakoshi, Y., Gomi, K., Arai, T., Fukae, M., Katagiri, T., Oida, S.
  • 雑誌名: J Dent Res 84 ページ: 510-514
• [雑誌論文] Involvement of endogenous bone morphogenetic protein(BMP)2 and BMP6 in bond formation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kugimiya, F., Kawaguchi, H., Kamekura, S., Chikuda, H., Ohba, S., Yano, F., Ogata, N., Katagiri, T., Harada, Y., Azuma, Y., Nakamura, K., Chung, U.-I.
  • 雑誌名: J Biol Chem 280 ページ: 35704-35712
• [雑誌論文] Cross-talk between Wnt and bone morphogenetic protein(BMP)-2 signaling in differentiation pathway of C2C12 myoblasts. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, A., Katagiri, T., Tamura, M.
  • 雑誌名: J Biol Chem 280 ページ: 37660-37668
• [雑誌論文] BMPアンタゴニストの発現と機能. (2005)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 福田 亨
  • 雑誌名: 日本臨床 63 ページ: 404-408
• [図書] The bone morphogenetic proteins. In The TGF-β Superfamily Monograph. (Miyazono, K. and Derynck, R., editors.) (2007)
  • 著者名/発表者名: Katagiri, T., et al.
  • 出版者: Cold Spring Harbor Press, New York(印刷中)