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骨形成を促進するBMPや、軟骨形成に重要なTGF-βは、TGF-βファミリーに分類される成長因子である。TGF-βファミリーは30種類以上の因子からなり、それぞれ骨組織、軟骨組織や骨格筋組織に作用し運動器の形成や維持に重要な役割を果たす。また、その多彩な生物活性は、転写共役因子のSmad4を必須とする事が知られている。本研究では、TGF-βファミリーの運動器における役割を明らかにすることを目的に、出生後の任意の時期にSmad4を欠失できるタモキシフェン誘導性Smad4 cKOマウスを樹立し解析を行った。本年度は、前年度の予備的な実験結果に基づき、in vivo及びin vitroの詳細な解析を行った。出生後にタモキシフェンを投与したSmad4 cKOマウスは、短期間で骨組織に変化が認められた。マイクロCTで三次元の骨解析を行った結果、Smad4 cKOマウスは、脛骨及び大腿骨の一次海綿骨の骨量が増加している事が判明した。また、非脱灰凍結切片を作製し組織学的に検討すると、Smad4 cKOマウスは、成長板軟骨における軟骨細胞分化が亢進し、成長板が肥厚している事が判明した。さらに、Smad4 cKOマウスの肋軟骨から調整した軟骨細胞をin vitroで活性型タモキシフェン処理し、細胞凝集塊として培養した。すると、Smad4が欠失した軟骨細胞は、軟骨細胞分化マーカーの発現が亢進する事がわかった。以上の結果から、出生後のマウスでは、Smad4依存的なTGF-βファミリーの細胞内情報伝達系によって、内軟骨性骨化が抑制されていることが示唆された。
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