骨形成促進制御の技術開発|-ホスホジエステラーゼ群の骨形成機序での役割の解明-

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12137203
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 高岡 邦夫 信州大学, 医学部・整形外科学, 教授 (30112048)
• 研究分担者: 木下 哲也 信州大学, 医学部・附属病院整形外科, 助手 (30313860) ; 江原 宗平 信州大学, 医学部・附属病院整形外科, 講師 (40176780)
• キーワード: PDE(Phosphodiesterase) / BMP(骨形成因子) / 骨形成 / PDE阻害剤 / TNF-α

研究概要

1.PDE阻害剤による骨形成促進作用の検討
BMPの拮抗サイトカインであるTNF-αの抑制作用を有する非特異的PDE阻害剤ペントキシフィリンとPDE4阻害剤ロリプラムに骨形成促進作用があることをマウスを用いた実験で確認した。
2.PDE阻害剤の骨形成促進作用を検定するためのアッセイ系の確立
骨髄間質細胞の特性を有する培養細胞ST2細胞にPDEの非特異的阻害剤であるペントキシフィリンを作用させると用量依存的にアルカリフォスファターゼ活性が上昇する。この反応は骨形成蛋白(BMP)の存在下で増強される。この系を用いてPDE阻害剤のスクリーニングを行い、PDE2、3、4の阻害剤にアルカリフォスファターゼ活性の上昇作用があることを確認した。
3.組織に存在するPDE isozymeの同定
副作用の少ない薬剤の検索を目的として骨組織に存在するPDE isozymeの同定を行った。RT-PCRにより既存の9種類のうち7種類のisozymeの発現を認めた。先の実験でALP活性の上昇作用を認めたPDE2、3、4の各isozymeの存在も確認された。
4.有効性の確認されたPDE阻害剤の生体への投与による骨形成の促進作用の検討
in vitroの系によって有効性の確認されたPDE阻害剤のマウスでの骨形成促進作用について実験を行っている。

研究成果

• [文献書誌] Horiuchi H,Takaoka K: "Enhancement of Bone Morphogenetic Protein-2 Induced New Bone Formation in mice by a Phosphodiesterase Inhibitor; Pentoxifylline."Bone. (in press). (2001)
• [文献書誌] Saitou.N.,Takaoka,K.: "A biodegradable polymer as a cytokine delivery system for inducing bone formation."Nature Biotechnology. 19(in press). (2001)
• [文献書誌] Kinoshita T,Takaoka K: "Phosphodiesterase inhibitors, Pentoxifylline and rolipram, increase bone mass mainly by promoting bone formation in normal mice."Bone. 27. 811-7 (2000)
• [文献書誌] Saitoh S.,Takaoka,K.: "Ectopic calcification following tibial fracture : property analysis."Skeletal Radiology. 29. 609-612 (2000)
• [文献書誌] Kobayashi,S.,Takaoka,K.: "Poor bone quality or hip structure as risk factors affecting survival of total hip arthroplasty."The Lancet.. 355. 1499-1504 (2000)
• [文献書誌] Kinoshita,T.,Ebara,S.,Takaoka,K.: "Nontraumatic lumbar vertebral compression fracture as a risk factor for femoral neck fractures in involutional osteoporotic patients."J.Bone Miner.Metab.. 17. 201-205 (1999)