骨再生過程の形態学的および分子生物学的解析

1998 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, 助手 (60286846)
• キーワード: 骨再生 / BMP / 骨形成 / 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。本研究では骨折の治癒過程における遺伝子発現の変化を解析することにより、骨再生の分子メカニズムを明らかにする目的で種々の実験を行い以下の結果を得た。
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はほとんど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。さらに、骨折治癒過程におけるBMP-2BMP-4,BMP-7 mRNAの発現をRT-PCR法で解析したところBMP-4,BMP-7 mRNAの発現レベルは骨折後変動なかったが、BMP-2 mRNAの発現が骨折後24-48時間で上昇していた。以上の結果は、骨折の初期ではShhが発現し、その後BMP-2の発現が上昇し、さらに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。また、骨芽細胞の分化と骨形成に必須の転写因子であるCbfa1のmRNAは骨折後72時間で明らかに上昇していた。

研究成果

• [文献書誌] Kusafuka K,Yamaguchi A,et al.: "Expression of bone morphogenetic proteins in salivary pleomorphic adenomas." Virchows Archiv.432. 247-253 (1998)
• [文献書誌] Wada Y,Yamaguchi A,et al.: "Changes in osteoblast phenotype during differentiation of enzymatically isolated rat calvaria cells." BONE. 224. 479-485 (1998)
• [文献書誌] Kawasaki K,Yamaguchi A,et al.: "Effects of recombinant human BMP-2 on differentiation of cells isolated from human bone,muscle and skin." BONE. 223. 223-231 (1998)
• [文献書誌] Gao Y-H,Yamaguchi A,et al.: "Potential role of Cbfa1,an essential transcriptional factor for osteoblast differentiation,in osteoclastogenesis: regulation of mRNA expression of osteoclast differentiation factor(ODF)." Biochem.Biophys.Res.Commun.252. 607-702 (1998)
• [文献書誌] Harada H,Yamagushi A,et al.: "Cbfa1 isoforms exert functional differences in osteoblast differentiation." J.Biol.Chem.in press. (1999)
• [文献書誌] Kobayashi M,Yamaguchi A,et al.: "Recombinant human morphogenetic protein-2 stimulates osteoblastic differentiation in cells isolated from human periodontal ligament." J.Dent.Res.in press. (1999)