骨芽細胞が産出する破骨細胞活性化因子のクローニングとシグナル伝達系の解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10470394
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 高橋 直之 昭和大学, 歯学部, 助教授 (90119222)
• 研究分担者: 片桐 岳信 昭和大学, 歯学部, 講師 (80245802) ; 宇田川 信之 昭和大学, 歯学部, 講師 (70245801) ; 須田 立雄 昭和大学, 歯学部, 教授 (90014034)
• キーワード: 破骨細胞 / 骨芽細胞 / 破骨細胞活性化因子 / ODF / RANK / OPG / M-CSF / 1L-1

研究概要

我々は、マウスの共存培養系より高い純度の単核破骨細胞と破骨細胞を大量に集める方法を確立した。これらの培養系を用いて、骨芽細胞が産生する破骨細胞活性化の機構を解析し、平成11年度の研究より、以下の結果が得られた。
(1) 骨芽細胞が促進する破骨細胞の吸収窩形成は、破骨細胞分化因子(osteoclast differentiation factor,ODF)のデコイレセプターであるosteoprotegerin(OPG)により特異的に抑制された。
(2) op/opマウスの骨芽細胞も破骨細胞の機能を活性化した。すなわち、M-CSFは破骨細胞の延命と融合を促進する因子であるが、破骨細胞活性化因子ではないことが明らかとなった。
(3) 破骨細胞は、1L-1レセプターとともにODFのレセプターであるRANKを高発現してた。また、1L-1とODFは、破骨細胞のNF-_kBをそれぞれのレセプター系を介して活性化した。
(4) ODFと1L-1は、破骨細胞の延命、融合とともに吸収窩形成を著しく促進した。ODFの効果はOPGにより、1L-1の効果は1L-1レセプターアンタゴニストによって、それぞれ特異的に抑制された。
以上の結果より、骨芽細胞が発現する破骨細胞活性化因子は、我々が1998年にクローニングしたODF(RANKL/TRANCE/OPGL)そのものであることが判明した。最近、TRAF6のノックアウトマウスに大理石骨病が発症することが判明した。このマウスには破骨細胞は存在するが、その破骨細胞は波状縁が形成されないという。これらの知見より、破骨細胞を活性化させるRANKと1L-1レセプターを介するシグナルはTRAF6により伝達されることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Jimi,E.,etal.: "Interleukin 1 induces multinucleation and bone-resorbing activity of osteoclasts in the absence of osteoblasts/stromal cells."Exp.Cell Res.. 247. 84-93 (1999)
• [文献書誌] Takahashi,N.,et al.: "A new member of TNF ligand family,ODF/RANKL/TRANCE/OPGL,regulates osteoclast differentiation and function."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 256. 449-455 (1999)
• [文献書誌] Suda,T.,et al.: "Modulation of osteoclast differentiation and function by the new members of the tumor necrosis factor receptor and ligand families."Endocr.Rev.. 20. 345-357 (1999)
• [文献書誌] Jim,E.,et al.: "Osteoclast differentiation factor acts as a multifunctional regulator in murine osteoclast differentiation and function."J.lmmunol.. 163. 434-442 (1999)
• [文献書誌] Udagawa,N.,et al.: "Osteoblasts/stromal cells stimulate osteoclast function through the expression of osteoclast differentiation factor but not macrophage colony-stimulating factor."Bone. 25. 517-523 (1999)
• [文献書誌] Kobayashi,K.,et al.: "Tumor necrosis factor a stimulates osteoclast differentiation by a mechanism independent of the ODF/RANKL-RANK interaction."J.Exp.Med.. 191. 275-286 (2000)