骨再生過程の形態学的および分子生物学的解析

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09470395
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 山口 朗 昭和大学, 歯学部, 助教授 (00142430)
• 研究分担者: 片岡 裕子 昭和大学, 歯学部, 講師 (60286846) ; 池田 通 昭和大学, 歯学部, 講師 (00211029)
• キーワード: 骨折 / 再生 / ヘッジホッグ / 骨芽細胞

研究概要

骨は再生能力の強い組織の一つであるが、骨再生の分子メカニズムは十分に明らかにされていない。本研究では骨再生の分子メカニズムを明らかにする目的で以下の実験を行った。
(1)骨折の治癒過程におけるHedgehog遺伝子発現5の変化の解析
5週齢マウス肋骨を鋏を用いて骨折させ、骨折後6時間から5日まで経時的に骨折部よりRNAを抽出し、mRNAの発現をRT-PCR法で解析した。その結果、骨折前の肋骨ではSonicおよびIndian HedgehogのmRNAは検出できなかったが、骨折後12-24時間でSonic hedgehog(Shh)mRNAの発現が確認できた。Shhの発現は骨折後48-72時間になると減弱し、骨折後5日目では検出できなかった。一方、Indian hedgehog(Ihh)の発現は骨折後72時間までは明かではなかったが、骨折5日目では著明に上昇していた。また、Ihhの発現は組織学的に骨折部に軟骨細胞が出現するのとほぼ同時期であった。以上の結果は、骨折の初期ではShhが発現し、軟骨が出現する時期ではIhhが発現していることを示している。現在、これらのHedgehogの発現細胞をIn situ hybridization法で確認中である。
(2)培養細胞の分化におよぼすShhの作用の解析
大腸菌で作製したrecombinant SHH(rSHH)をC3H10T1/2およびMC3T3-E1細胞に添加するとALP活性の上昇が認められた。しかし、この作用を誘導するためには10μg/mlという高濃度が必要であった。一方、rSHHとrBMP-2を同時に添加すると、rBMP-2が誘導するALP活性は相乗的に増加した。これらの結果より、SHHはBMP-2と相乗的に作用して骨芽細胞の分化を誘導している可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Komori T, Yagi H, Yamaguchi A, et al.: "Targeted disruption of Cbfa1 results in complete lack bone formation owing to the maturation arrest of osteoblasts." Cell. 89. 755-764 (1997)
• [文献書誌] Ishizuya T, Yokose S, Yamaguchi A,et al: "Parathyroid hormone exerts disparate effects on osteoblast differentiation depending on exposure time in rat osteobllastic cells." J.Clin.Invest.99. 2961-2970 (1997)
• [文献書誌] Kawasaki K, Gao Y, Yamaguchi A,et al.: "Osteoclasts are present in gp 130-deficient mice." Endocrinology. 138. 4959-4965 (1997)
• [文献書誌] Nakamura T, Aikawa T, Yamaguchi A,et al.: "Hedgehogs synergiatically promote osteoblast differentiation with BMP-2." Biochem.Biophys.Res.Commun.237. 465-469 (1997)
• [文献書誌] Nishida S, Nakamura T, Yamaguchi A,et al.: "The effect of monoclonal anti-human GP130 antibody on the bone metabolism in normal and ovariectomized rats." Calcif Tissue Int. (in press). (1998)
• [文献書誌] Wada Y, Kataoka H, Yamaguchi A.et al.: "Changes in osteoblast phenotype during differentiation of enzymatically isolated rat calvaria cells." BONE. (in press). (1998)