破骨細胞における細胞外Ca^<2+>およびPO_4^<3->感知機構とその骨吸収調節機構の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12671780
• 研究機関: 明海大学
• 研究代表者: 羽毛田 慈之 明海大学, 歯学部, 助教授 (90164772)
• 研究分担者: 久米川 正好 明海大学, 歯学部, 教授 (40049367)
• キーワード: 破骨細胞 / 骨呼吸活性 / 細胞外Ca^<2+> / 細胞外PO_4^<3-> / Ca^<2+>感知受容体 / Na / Pi cotransporter-2

研究概要

破骨細胞が骨を吸収するにしたがって、破骨細胞は骨からの約40mMという高濃度の細胞外Ca^<2+>と細胞外PO_4^<3->にさらされることになる。破骨細胞は骨を溶解し、多量のミネラルを放出することが主たる機能であることから、それら高濃度のイオンが破骨細胞の機能調節に何らかな役割を持つことが想像される。本研究は細胞外Ca^<2+>とPO_4^<3->の破骨細胞の機能に対する作用を明らかにすることを目的とした。
1.成熟破骨細胞の骨吸収活性に対する細胞外Ca^<2+>とPO_4^<3->の作用の解析:細胞外Ca^<2+>とPO_4^<3->濃度の変化が、どのように成熟破骨細胞の骨吸収活性に作用するかを純粋成熟破骨細胞の象牙片上での培養系を用いて検討した。細胞外Ca^<2+>の作用に関して、培養液中のCa^<2+>が増加するに従って破骨細胞の骨吸収活性は有意に低下し20mMでは本来の濃度2mMの時の値の約25%まで減少した。また、Ca^<2+>感知受容体(CaSR)のアゴニストであるGdとneomycinもCa^<2+>と同様に骨吸収活性を減少させた。細胞外PO_4^<3->の作用に関しても、培地中のPO_4^<3->濃度が増加するに従って破骨細胞の骨吸収活性が低下した。
2.成熟破骨細胞に発現している細胞外CaSRとPO_4^<3->輸送体の同定:成熟破骨細胞が細胞外CaSRとPO_4^<3->輸送体の発現をRT-PCR法と増幅産物の塩基配列解析およびNorthen blot解析から検討した結果、破骨細胞には副甲状腺に発現しているCaSRと90%のホモロジーを持ったCaSRと腎タイプのNa/Picotransporter-2が発現していることが確認できた。
3.破骨細胞形成に対する細胞外Ca^<2+>とPO_4^<3->の作用:破骨細胞の前駆細胞から成熟破骨細胞への分化に対する作用を、M-CSF, RANKL依存的な骨髄細胞を用いて調べた。その結果、細胞外Ca^<2+>とPO_4^<3->のいずれも濃度依存的に破骨細胞形成を抑制し、それら前駆細胞は成熟破骨細胞同様、CaSRと腎タイプのNa/Picotransporter-2が発現していることが確認できた。

研究成果

• [文献書誌] Kawaguchi, H.: "Direct and indirect actions of fibroblast growth factor-2 on osteoclastic bone resorption in cultures"J. Bone Miner. Res.. 15. 466-473 (2000)
• [文献書誌] Chikazu, D.: "Fibroblast growth factor-2 directly stimulates mature osteoclast function through autophosphorylation of FGF receptor-1"J. Biol. Chem.. 275. 31444-31450 (2000)
• [文献書誌] Kaneda, T.: "Endogenous production of transforming growth factor-β is essential for osteoclastogenesis induced by a combination of receptor activator of NF-kB ligand (RANKL) and macrophage-colony stimulating factor"J. Immunol.. 165. 4254-4263 (2000)
• [文献書誌] Nakagawa, M.: "Vascular endothelial growth factor (VEGF) directly enhances osteoclastic bone resorption and survival of mature osteoclasts"FEBS Lett.. 473. 161-164 (2000)
• [文献書誌] Katagiri, M.: "Mechanism of stimulation of osteoclastic bone resorption through Gas6/Tyro 3, a receptor tyrosine kinase signaling, in mouse osteoclasts"J. Biol. Chem.. 276. 7376-7362 (2001)
• [文献書誌] 羽毛田慈之(分担執筆): "カルシウムと骨.編集:西井易穂, 森井浩世, 江澤郁子, 小島至. pp.318-321"朝倉書店. 413 (2001)