破骨細胞を調節するシグナル伝達系と骨・歯周疾患における骨破壊機序

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12137209
• 研究機関: 松本歯科大学
• 研究代表者: 高橋 直之 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 教授 (90119222)
• 研究分担者: 片桐 岳信 昭和大学, 歯学部, 助教授 (80245802) ; 宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
• キーワード: 破骨細胞 / マクロファージ / 骨芽細胞 / 炎症性サイトカイン / p38MAPキナーゼ / リポ多糖 / BMP / Smad

研究概要

本研究では、破骨細胞とその前駆細胞である骨髄マクロファージの機能に対するLPSの効果を解析し、以下の結果を得た。
(1)破骨細胞と骨髄マクロファージはともにLPSの受容体であるTLR4とCD14mRNAを発現しており、LPSは両細胞のNF-κBを活性化した。純化した破骨細胞は48時間以内に死滅したが、LPSは破骨細胞の延命を促進し、更に吸収窩形成能を誘導した。一方、LPSは骨髄マクロファージの延命を促進しなかった。
(2)IL-1抗体、osteoprotegerin、c-fms抗体は、LPSによる破骨細胞の延命効果を抑制しなかった。また、LPSはTNF1型受容体欠損マウス由来の破骨細胞の延命も促進したが、C3H/HeJマウス由来の破骨細胞の延命は促進しなかった。
(3)LPSは骨髄マクロファージのIL-1β、TNFα、IL-6の産生は強く促進したが、破骨細胞のそれらのサイトカインの産生を全く促進しなかった。
(4)p38MAPKの当為的阻害剤であるSB208530は、共存培養系で活性型ビタミンDが誘導する破骨細胞形成を抑制したが、骨器官培養系での骨吸収の亢進を抑制しなかった。骨芽細胞培養系において、SB208530は活性型ビタミンDが誘導するRANKLの発現を抑制しなかった。M-CSFとRANKLの存在下で、骨髄マクロファージは破骨細胞に分化したが、RANKL添加時にSB208530を短時間同時に処理するだけで、破骨細胞誘導は完全に抑制された。
(5)純化した破骨細胞はアポトーシスにより48時間以内に死滅したが、RANKLは破骨細胞の延命を促進し、更に吸収窩形成能を誘導した。SB208530は、RANKLが誘導する破骨細胞の延命と吸収窩形成を全く阻害しなかった。
(6)破骨細胞と骨髄マクロファージはともに同じレベルのp38MAPKを発現していた。RANKLは骨髄Mfのp38MAPKのリン酸化を促進したが、破骨細胞のp38MAPKのリン酸化を全く促進しなかった。(6)IL-1とLPSは骨髄Mfのp38MAPKをリン酸化したが、破骨細胞のP38MAPKのリン酸化を促進しなかった。

研究成果

• [文献書誌] Kotake S, Udagawa N, Hakoda M, Mogi M, Yano K, Tsuda E, Takahashi K, Furuya T, Ishiyama S, Kim KJ, Saito S, Nishikawa T, Takahashi N, Togari A, Tomatsu T, Suda T, Kamatani N: "Activated human T cells directly induce osteoclastogenesis from human monocytes : possible role of T cells in bone destruction in rheumatoid arthritis patients"Arthritis Rheum. 44. 1003-1012 (2001)
• [文献書誌] Itoh K, Udagawa N, Katagiri T, Iemura S, Ueno N, Yasuda H, Higashio K, Quinn JMW, Gillespie MT, Martin TJ, Suda T, Takahashi N: "Bone morphogenetic protein 2 stimulates osteoclast differentiation and survival supported by receptor activator of nuclear factor-kB ligand"Endocrinology. 142. 3656-3662 (2001)
• [文献書誌] Quinn JM, Itoh K, Udagawa N, Hausler K, Yasuda H, Shima N, Mizuno A, Higashio K, Takahashi N, Suda T, Martin TJ, Gillespie MT: "Transforming growth factor b effects on osteoclast differentiation via direct and indirect actions"J. Bone Miner. Res.. 16. 1787-1794 (2001)
• [文献書誌] Yanai T, Katagiri T, Akiyama S, Imada M, Yamashita T, Chiba H, Takahashi N, Suda T: "Expression of mouse osteocalcin transcripts, OG1 and OG2, is differently regulated in bone tissues and osteoblast cultures"J. Bone Mineral Metab.. 19. 345-351 (2001)
• [文献書誌] Katagiri T, Takahashi N: "Regulatory mechanisms of osteoblast and osteoclast differentiation"Oral Diseases. (in press). (2002)
• [文献書誌] Takahashi N, Udagawa N, Takami N, Suda T: "Principles of Bone Biology, ed by Raisz LG, Rodan GA, Bilezikian JP [Cells of bone : Osteoclast generation. pp109-126]"Academic Press. 1695 (2002)