生理活性物質の情報伝達機構の解析に基づく骨代謝改善薬の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08557101
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 須田 立雄 昭和大学, 歯学部, 教授 (90014034)
• 研究分担者: 秋山 修一 昭和大学, 歯学部, 助手 (70276591) ; 宇田川 信之 昭和大学, 歯学部, 講師 (70245801) ; 宮浦 千里 昭和大学, 歯学部, 講師 (20138382) ; 自見 英治郎 昭和大学, 歯学部, 助手 (40276598) ; 高橋 直之 昭和大学, 歯学部, 助教授 (90119222)
• キーワード: 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 骨誘導因子 / 筋芽細胞 / Smad / NF-κB / エストロゲン / インターロイキン-7

研究概要

将来の骨代謝改善薬への応用が期待されるリ-ド化合物の開発を目的に、骨芽細胞と破骨細胞の分化と機能を制御する細胞内情報伝達機構を解析し以下の結果を得た。
(1)骨誘導因子BMP-2は筋芽細胞C2C12細胞の骨芽細胞への分化を誘導する。このC2C12細胞に対するBMP-2の作用は、BMP受容体のIA型を介して伝達されことが明らかとなった。また、BMP受容体IA型あるいはIB型のconstitutively active変異体を導入した筋芽細胞は骨芽細胞に分化すること、BMPの骨芽細胞への分化誘導のシグナルは転写因子であるSmad1とSmad5を介して行われることが明らかとなった。
(2)破骨細胞が骨吸収を行うためには、c-Srcのシグナルが必須であることを明らかにした。また、破骨細胞の延命と機能発現にはNF-κB(p50とP65)のシグナルが重要であることが示された。破骨細胞の分化にもNF-κBのシグナル系が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。
(3)マウスに卵巣摘出術(OVX)を施すと、骨吸収の亢進とともに骨髄中に未熟なB細胞が増加することを見いだした。B細胞の増殖因子であるインターロイキン-7(IL-7)の持続投与、並びにIL-7ノックアウトマウスを用いた解析より、B細胞の増加と骨量減少が密接に関与することが明らかとなった。
(4)マウスにおいてエストロゲン受容体の局在を調べたところ、生殖器はα型受容体(ERα)を発現するのに対し、骨芽細胞は最近クローニングされたβ型受容体(ERβ)を発現していた。
(4)骨芽細胞におけるプロスタグランジンE2(PGE)産生はPDGFによるcPLA2の活性化とIL-1によるCOX-2の誘導の2段階で調節されていることが明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] Suda,T.,et al.: "Pathogenesis of bone loss due to estrogen deficiency." Osteoporosis 1997. 7. S43-S46 (1997)
• [文献書誌] Suda,T.,et al.: "Regulation of osteoclast function." J.Bone Miner.Res.12. 869-879 (1997)
• [文献書誌] Miyaura,C.,et al.: "Increased B-lymphopoiesis by interleukin 7 induces bone loss in mice with intact ovarian function." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 94. 9360-9365 (1997)
• [文献書誌] Onoe,Y.,et al.: "Expression of estrogen receptor β in rat bone." Endocrinology. 138. 4509-4512 (1997)
• [文献書誌] Akiyama,S.,et al.: "Constitutively active BMP type I receptors transduce BMP-2 signals without the ligand in C2C12 myoblasts." Exp.Cell Res. 235. 362-369 (1997)
• [文献書誌] Jimi,E.,et al.: "Interleukin-18 (interferon-γ-inducing factor) is produced by osteoblasts and acts via granulocyte/macrophage colony-stimulating factor and not via interferon-γ to inhibit osteoclast formation." J.Biol.Chem.,in press. (1998)
• [文献書誌] Suda,T.,et al.: "Vitamin D" Vitamin D and osteoclastogenesis., 20 (1997)
• [文献書誌] Suda,T.,et al.: "Methods in Enzymology" Role of 1α,25-dihydroxyvitamin D_3[1α,25(OH)_2D_3] in osteoclast differentiation and function., 12 (1997)