骨代謝の局所的調節機構に占める骨基質蛋白の役割と骨粗鬆症におけるその異常の解明

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06454336
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松本 俊夫 東京大学, 医学部附属病院(分), 講師 (20157374)
• 研究分担者: 竹内 靖博 東京大学, 医学部附属病院(分), 助手 (50202164) ; 福本 誠二 東京大学, 医学部附属病院(分), 助手 (30202287)
• キーワード: 基質蛋白 / 成長因子 / インテグリン / 骨芽細胞 / 細胞分化 / 骨形成 / 加齢 / 骨粗鬆症

研究概要

閉経後および老人性骨粗鬆症の発症機序を解明し、これに基づく内科的予防・治療法を確立することを目的として、とりわけ骨形成に携わる骨芽細胞系細胞の分化調節の面から骨代謝調節機構の解析を試みた。
1.骨芽細胞の基質蛋白との接着を介する分化過程の調節系の解明:骨芽細胞膜α2β1 integrinと基質コラーゲンとの接着により骨芽細胞分化が促進されると共にTGF-β受容体が減少する。このTGF-β受容体の減少はmRNA発現の変化ではなく、受容体の細胞膜への移行の変化によると考えられた。更にintegrinと基質コラーゲンとの結合によりfocal adhesion kinase(FAK)およびMAP kinaseのチロシンリン酸化が高まり、MAP kinase活性が増加することが明らかとなった。しかもFAK antisense RNAをtransfectした細胞や、MAP kinase特異的なphosphataseであるCL100のplasmidを発現させた細胞では何れも分化が阻害された。一方TGF-β受容体の減少はPl-3 kinaseを阻害するwortmanninでは阻害されたが、CL100を発現させた細胞では変化は認められなかった。従って、基質コラーゲンとの接着による骨芽細胞分化の促進はFAKのチロシンリン酸化を介するMAP kinaseの活性化を介して、一方TGF-β受容体の減少はFAKからPl-3 kinaseを介する細胞内情報伝達系により調節されている可能性が示された。
2.老化促進マウスモデルを用いた検討:早期より骨粗鬆症様の骨変化を呈するSAMマウスでは、骨髄前駆細胞からの脂肪細胞分化分化が亢進する一方、骨芽細胞分化が抑制されている。SAMにおける脂肪細胞分化の亢進も骨芽細胞分化の抑制もlL-11の添加により阻害された。また、lL-11 mRNAの発現がSAM由来の間質細胞では低下していることが明らかとなった。従って、SAMにおける骨芽細胞分化の抑制に、間葉系細胞でのlL-11発現の低下が関与する可能性が明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] K.Nakayama,et al.: "Differences in bone and vitamin D metabolism between primary hyperparathyroidism and malignancy-associated hypercalcemia" J Clin Endocrinol Metab. 81(2). 607-611 (1996)
• [文献書誌] Y.Takeuchi,et al.: "Differentiation and cell-surface expression of transforming growth factor-β receptors are regulated by interaction with matrix collagen in murine osteoblastic cells" J Biol Chem. 271(7). 3938-3944 (1996)
• [文献書誌] S.Fukumoto,et al.: "Absence of mutations in parathyroid hormone(PTH)/PTH-related protein receptor cDNA in patients with pseudohypoparathyroidism type Ib" J Clin Endocrinol Metab. 81(7). 2554-2558 (1996)
• [文献書誌] H.Fujita,et al.: "Activation of Cl-channels by extracellular Ca2+ in freshly isolated rabbit osteoclasts" J Cell Physiol. 169(4). 217-225 (1996)
• [文献書誌] H.Fuse,et al.: "A new synthesic steroid,osaterone acetate(TZP-4238),increases cortical bone mass and strength by enhancing bone formation in ovariectomized rats" J Bone Mineral Res. 12(4)(in press). (1997)