軟骨の発育と成長における力学的刺激の役割

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02557071
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 鈴木 不二男 大阪大学, 歯学部, 教授 (40028717)
• 研究分担者: 加藤 幸夫 広島大学, 歯学部, 教授 (10112062) ; 井上 博之 大阪大学, 歯学部, 助手 (90167271) ; 作田 守 大阪大学, 歯学部, 教授 (60028751)
• キーワード: 成長軟骨 / 関節軟骨 / 軟骨細胞 / 機械的刺激 / 細胞増殖 / 分化 / プロテオグリカン合成

研究概要

ウサギ関節軟骨細胞培養系に遠心力を負荷するとDNA合成が上昇したが、成長軟骨細胞培養系では、殆ど変化は見られなかった。一方、プロテオグリカン合成は両細胞系とも著明に促進された。このような遠心力の影響がどのようにして軟骨細胞に伝えられるかについては全く解明されていない。しかし軟骨細胞が自ら産生する局所因子を介して発現している可能性が示唆されている。そこで最終年度では、上記の機構を解明する一助として軟骨細胞の増殖・分化制御因子の実体の解明を試みた。すでに我々はウシ胎仔軟骨から、軟骨細胞自身の増殖と分化を促進するペプチド群を精製してこれを軟骨由来因子(Cartilage-derived factor;CDF)と命名した。その後CDFと線維芽細胞成長因子(FGF)を共存させると軟骨細胞のDNA合成が相乗的に促進されることを報告した。今回、我々は2kgのウシ胎仔骨端軟骨より50μgの活性因子を完全精製することに成功し、これをコンドロモジュリン-I(ChM-I)と命名した。ChM-IはSDS-PAGEで分子量が約25kDの幅広いバンドを示すヘパリン親和性の糖蛋白質である。精製したChM-IのN末端28残基とリジル・エンドペプチダ-ゼ消化断片の21残基のアミノ酸配列を基にしてウシ胎仔骨端軟骨λgt10cDNAライブラリ-からChM-I前駆体cDNAをクロ-ニングした。成熟ChM-Iは121個のアミノ酸から成り、N末端から9番目と22番目のThrおよび30番目のAsnに糖鎖が0-グリコシドおよびN-グリコシドとして結合している。成熟ChM-IのN末端側にArg-Glu-Arg-Argのプロセッシング・シグナルが隣接しているので、ChM-I前駆体が膜に組み込まれた後に、成熟ChM-Iがマトリックス中に切り出されるものと思われる。成長軟骨細胞培養系にChM-Iを添加するとDNA合成およびプロテオグリカン合成が促進される。今後はChM-Iのような局所因子が遠心力などの物理的刺激のmediatorとして作用している可能性を追究したい。

研究成果

• [文献書誌] M.Iwamoto,A.Shimazu,K.Nakashima,F.Suzuki&Y.Kato: "Reduction in basic fibroblast growth factor receptor is coupled with terminal differentiation of chondrocytes" J.Biol.Chem.,. 266. 461-467 (1991)
• [文献書誌] Y.Hiraki,H.Tanaka,H.Inoue,J.Kondo,A.Kamizono&F.Suzuki: "Molecular cooning of a new class of cartilage-specific matrix,chondromodurin-I,Which stimulates growth of cultured chondrocytes" Biochem.Biophys.Commun. 175. 971-977 (1991)
• [文献書誌] H.Inoue,J.Kato,M.Sakuda,M.Iwamoto,F.Suzuki&Y.Kato: "Fundamentals of Bone Growth:Methodology and Applications(A.D.Dixon,B.G.Sarnat,&D.A.N.Hoyte,eds.)" CRC Press,Boca,Raton,Florida,USA, 407-415 (1991)