| 研究概要 |
骨芽細胞は軟骨細胞、筋肉、骨髄間質細胞(脂肪細胞を含む)などと共通の未分化な間葉系細胞に由来すると考えられている。これらの間葉系細胞の分化過程におけるBMPの役割を解析する目的で以下の実験を行った。
【材料と方法】(1)クローン化細胞株:マウス骨髄より樹立された前脂肪細胞株であるST2とMC3T3-G2/PA6(PA6)、C3H10t10T1/2(10T1/2),MC3T3-E1(E1)およびC2C12細胞を用いた。これらの細胞は10%FBSを含むa-MEM培地で培養した。(2)Recombinanthuman BMP-2(rhBMP-2)は山之内製薬株式会社から供与されたものを用いた。(2)Sonic hedgehog(Shh)の作用を検討するためにShhをtransfectionしたニワトリ線維芽細胞を用いた。(4)骨芽細胞の表現形質を解析するために以下の項目を解析した。ALP活性の生化学的および組織化学的検出、副甲状腺ホルモン(PTH)応答性、オステオカルシン産生能。ALPおよびPTH受容体に関してはmRNAの発現をノーザンブロット法で解析した。
【結果】(1)BMP-2はST2、PA6、10T1/2,E1細胞のALP活性を用量依存的に促進したが、その効果はPA6では弱かった。(2)BMP-2はST2、PA6、10T1/2,E1細胞のPTH依存性cAMP産生を誘導したが、その効果はST2,E1細胞でより顕著であった。(3)BMP-2はST2,10T1/2,E1細胞のオステオカルシンの産生を誘導したが、PA6細胞はオステオカルシンの産生を誘導しなかった。(4)ST2,10T1/2,E1細胞をBMP-2と共にdiffusion chamber内に入れ、ヌードマウスの腹腔内に移植すると、chamberで骨形成が誘導された。10t1/2細胞では軟骨の形成も誘導された。(5)BMP-2はC2C12細胞の筋肉への分化を抑制し、骨芽細胞へ分化させた。(6)Shhをtransfectionした線維芽細胞をヌードマウスの筋肉内に移植すると、異所性骨形成が誘導された。この場合、軟骨の形成はみられなかった。
【考察および結論】骨髄の間質細胞や未分化な線維芽細胞はBMP-2の作用により骨形成能を有する骨芽細胞まで分化することとが明らかとなった。しかし、BMP-2に対する応答性が各細胞間で異なったことにより、これらの細胞間でも骨芽細胞への分化能には多様性があると考えられた。また、BMPが間葉系細胞の分化過程で分化の振り分けを行っていることが示唆している。さらに、Shhは骨形成を誘導する因子であることが本研究で初めて明らかにされた。
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