軟骨の増殖分化に対するスタチンの作用に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13671938
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 能城 光秀 広島大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教授 (00144858)
• キーワード: コレステロール / スタチン / 軟骨細胞 / 幹細胞 / 骨形成因子 / 日内リズム / DEC1 / DEC2

研究概要

スタチンと呼ばれる一群の化合物がBMP-2遺伝子のプロモーター活性化する事が見いだされ、その結果として骨量増加が引き起こすことが観察され、骨・軟骨増殖研究に新たな局面を開いている。本来スタチン化合物はコレステロール合成系路の調節酵素であるHMGCoA還元酵素の化学阻害剤として高コレステロール血症の治療薬として広く用いられているものである。本研究はスタチン化合物セリバスタチン、プラバスタチンなどの軟骨培養細胞に対する効果を検討し、その増殖分化過程、および骨化過程への影響をBMP-2や増殖因子、その他の分化マーカーへの効果を併せて調べ、以下のような成果を得ている。
分化マーカーのmRNA検出定量のためにプローブとして用いるヒトと、ウサギの各cDNAを調製した。これらのcDNAを用いて主にウサギの骨髄より調製した幹細胞、及び肋軟骨初代細胞培養系についてスタチンによる分化増殖調節機構の解析を行った。
ウサギ軟骨培養細胞をプラバスタチン処理すると、10^<-5>M、24時間でBMP2のmRNAが増加した。
ウサギ骨髄由来の幹細胞に10^<-6>Mセリバスタチンを用いると、BMP2のmRNA量には変化は見られなかったが、形態形成因子インディアンヘッジホッグのmRNA量が著しく増加することが見られた。この条件下ではPTHrP、アルカリンフォスファターゼなども増加していた。カルシウム沈着は5x10^<-6>Mの濃度で見られた。
この研究の過程で軟骨増殖分化因子として機能しているbasic helix-loop-helix転写因子DEC1及びDEC2を単離した。この因子は軟骨のみならず各組織に発現しており、多様な機能を持つことが示された。その中で特に日内リズムに関与する時計遺伝子としての機能が明らかにされた。軟骨においてもそれらのmRNA発現は日内変動を示し軟骨おける日内変動を伴う遺伝子調節への関与が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Fujimoto, K. et al.: "Molecular Cloning and Characterization of DEC2, a New Member of Basic Helix-Loop-Helix Proteins"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 260. 164-171 (2001)
• [文献書誌] Teramoto, M. et al.: "Gene structure and chromosomal location for a human bHLH transcriptional factor DEC1・Stra13・SHARP-2/BHLHB2"J. Biochem.. 129. 391-396 (2001)
• [文献書誌] Nakamasu, K. et al.: "Structure and Promoter Analysis of the Mouse Membrane-bound Transferrin-like Protein (MTf) Gene"Eur. J. Biochem.. 268. 1468-1476 (2001)
• [文献書誌] Yoshida, E. et al.: "Direct Inhibition of Indian Hedgehog Expression by Parathyroid Hormone (PTH)/PTH-Related Peptide and Up-Regulation by Retinoic Acid in Growth Plate Chondrocyte Cultures"Exp. Cell Res.. 265. 64-72 (2001)
• [文献書誌] Shen, M et al.: "Induction of basic helix-loop-helix protein DEC1 (BHLHB2)/Stra13/Sharp2 in response to the cyclic adenosine monophosphate pathway"Eur. J. Cell Biol.. 80. 329-334 (2001)
• [文献書誌] Honma, S. et al.: "DEC1 and DEC2 are regulators of mammalian molecular clock"Nature. 419. 821-824 (2002)
• [文献書誌] Shen, M et al.: "Basic Helix-loop-helix Protein DEC1 Promotes Chondrocyte Differentiation at the Early and Terminal Stages"J. Biol. Chem. 277, 50112-50120, 2002. 277. 50112-50120 (2002)