メカニカルストレス下における骨構成細胞間コミュニケーションの分子調節機構の解明

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K10499
• 研究機関: 産業医科大学
• 研究代表者: 酒井 昭典 産業医科大学, 医学部, 教授 (90248576)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: メカニカルストレス / 非荷重 / 二次海綿骨 / 破骨細胞 / TRACP / 骨髄細胞 / カルシトニン受容体 / マウス

研究実績の概要

メカニカルストレス下における骨構成細胞間コミュニケーションの分子調節機構を解明することを目的に研究を行っている。平成29年度は、研究実施計画に従い、荷重増減モデルマウスにおける破骨細胞の分化と活性化について解析を行った。
6週齢の雄性C57BL/6Jマウスを1週間飼育ケージで慣らした後に実験を行った。尾部を懸垂することによってマウス後肢を非荷重とした。脛骨二次海綿骨における骨形態計測の結果、非荷重1週で、海綿骨量（BV/TV）は有意に減少し（p<0.01）、破骨細胞面（OcS/BS）と破骨細胞数（OcN/BS）は有意に増加した（p<0.01）。TRACP陽性かつ単核の細胞を前破骨細胞と定義すると、前破骨細胞数（N.POCs/BS）は非荷重1週で変化しなかった。非荷重4日目のマウスの両側大腿骨および脛骨からフラッシュアウトして採取した骨髄細胞を培養した結果、正常荷重のマウスから採取して培養した結果と比べて、TRACP陽性多核細胞の形成が有意に増加していた（p<0.01）。
定量的RT-PCRの結果、非荷重1日目の骨髄細胞では、正常荷重の骨髄細胞と比べて、カルシトニン受容体mRNAの発現が有意に増加していた（p<0.01）。フローサイトメトリーの結果、非荷重4日目の骨髄細胞では、正常荷重の骨髄細胞と比べて、カルシトニン受容体タンパクの発現が有意に増加していた（p<0.01）。脛骨近位二次海綿骨の免疫染色の結果、非荷重4日目の骨標本は正常荷重の骨標本と比べて、カルシトニン受容体タンパク陽性細胞が骨梁表面に多く存在していた。非荷重により成熟破骨細胞の数と骨吸収面が増加していること、カルシトニン受容体陽性の骨髄細胞がmRNAレベルでもタンパクレベルでも増加していることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究3年目である平成29年度は、当初の研究計画であった「荷重増減モデルマウスにおける破骨細胞の分化と活性化の解析」をおおむね順調に行うことができた。マウスの尾部懸垂による非荷重により、成熟破骨細胞の数と骨吸収面が増加していることを組織形態計測から明らかにし、カルシトニン受容体陽性の骨髄細胞がmRNAレベルでもタンパクレベルでも増加していることを定量的RT-PCR、フローサイトメトリー、免疫染色から明らかにした。平成30年度も当初の研究計画に従い「骨芽細胞-破骨細胞の細胞間コミュニケーション」について解析を進めていく予定である。

今後の研究の推進方策

平成30年度は当初の研究計画に従い「骨芽細胞-破骨細胞の細胞間コミュニケーション」について解析を進めていく予定である。細胞間コミュニケーション分子（osteoclast-producing osteoanabolic coupling factors:
S1P, cathepsin K, EFNB2, PDGF-BB, Cthrc1, C3a, MDGFsなど）を解析する。非荷重により、カルシトニン受容体陽性の骨髄細胞が、mRNAレベルでもタンパクレベルでも増加していることが明らかになったので、当初の予定に加えて、カルシトニンにフォーカスを当てて、解析を進めていく方針である。

研究成果

• [雑誌論文] 連載 卒後研修講座 新しい骨代謝制御法による骨粗鬆症治療 (2018)
  • 著者名/発表者名: 酒井 昭典
  • 雑誌名: 整形外科 巻: 69 ページ: 61～67
  • DOI: 10.15106/j_seikei69_61
  • 査読あり
• [雑誌論文] Disruption of the Aldehyde Dehydrogenase 2 Gene Results in No Increase in Trabecular Bone Mass Due to Skeletal Loading in Association with Impaired Cell Cycle Regulation Through p21 Expression in the Bone Marrow Cells of Mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuma Kayoko Furukawa、Menuki Kunitaka、Tsukamoto Manabu、Tajima Takafumi、Fukuda Hokuto、Okada Yasuaki、Mori Toshiharu、Tsuchiya Takuto、Kawamoto Toshihiro、Yoshida Yasuhiro、Uchida Soshi、Sakai Akinori
  • 雑誌名: Calcified Tissue International 巻: 101 ページ: 328～340
  • DOI: 10.1007/s00223-017-0285-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of the induction of c- fos -eGFP and Fos protein in the rat spinal cord and hypothalamus resulting from subcutaneous capsaicin or formalin injection (2017)
  • 著者名/発表者名: Motojima Yasuhito、Matsuura Takanori、Yoshimura Mitsuhiro、Hashimoto Hirofumi、Saito Reiko、Ueno Hiromichi、Maruyama Takashi、Sonoda Satomi、Suzuki Hitoshi、Kawasaki Makoto、Ohnishi Hideo、Sakai Akinori、Ueta Yoichi
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 356 ページ: 64～77
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2017.05.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Survey of hip fractures in Japan: Recent trends in prevalence and treatment (2017)
  • 著者名/発表者名: Hagino Hiroshi、Endo Naoto、Harada Atsushi、Iwamoto Jun、Mashiba Tasuku、Mori Satoshi、Ohtori Seiji、Sakai Akinori、Takada Junichi、Yamamoto Tetsuji
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 巻: 22 ページ: 909～914
  • DOI: 10.1016/j.jos.2017.06.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 特集 骨リモデリング制御と疾患 Seminar 不動化と骨リモデリング異常 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚本学、酒井昭典
  • 雑誌名: CLINICAL CALCIUM 巻: 27 ページ: 49～56
  • DOI: 10.20837/4201712049
• [雑誌論文] 特集 非定型大腿骨骨折の病態と治療 非定型大腿骨骨折のリスク因子多施設共同研究症例の解析を中心に (2017)
  • 著者名/発表者名: 善家 雄吉、池田 聡、福田 文雄、田中 正宏、平野 文崇、酒井 昭典
  • 雑誌名: 整形・災害外科 巻: 60 ページ: 959～964
  • DOI: 10.18888/se.0000000078
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新規骨粗鬆症治療 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井 昭典
  • 雑誌名: 日本骨粗鬆症学会雑誌 巻: 3 ページ: 35～39
  • 査読あり
• [学会発表] 骨粗鬆症治療アップデート -骨折と骨粗鬆症の接点- (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井昭典
  • 学会等名: 第90回日本整形外科学会学術集総会
• [学会発表] 骨粗鬆症薬物療法におけるT2Tの考え方 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井昭典
  • 学会等名: 第90回日本整形外科学会学術集総会
• [学会発表] 非定型大腿骨骨折と顎骨壊死の発生における薬剤関与のエビデンス (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井昭典、善家雄吉、目貫邦隆、山中芳亮、田島貴文、塚本学、岡田祥明
  • 学会等名: 第37回日本骨形態計測学会
• [学会発表] 高齢者の橈骨遠位端骨折に対する治療とビタミンDの多面的作用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井昭典
  • 学会等名: 第133回西日本整形・災害外科学会学術集会
• [学会発表] aldehyde dehydrogenase 2遺伝子欠損マウスは非荷重環境下において骨形成低下により皮質骨量が減少する (2017)
  • 著者名/発表者名: 田島貴文、目貫邦隆、大隈佳世子、塚本学、福田北斗、岡田祥明、酒井昭典
  • 学会等名: 第37回日本骨形態計測学会
• [図書] 今日の治療指針 2017年版［デスク判］ (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井昭典（総編集）福井次矢、高木誠、小室一成
  • 総ページ数: 1999
  • 出版者: 医学書院
  • ISBN: 978-4-260-02808-0