蛋白ユビキチンリガーゼMurf1による骨と筋肉の廃用性萎縮における連関機構の解析

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18659438
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 野田 政樹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50231725)
• 研究分担者: 江面 陽一 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (50333456) ; 早田 匡芳 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (40420252)
• キーワード: 筋肉 / 基質 / Murf-1 / 骨萎縮 / 尾部懸垂 / 骨量

研究概要

廃用性骨萎縮は力の加わらなくなった骨において、若齢者も、あるいは高齢者においても急激な骨の量の減少として観察される。一方筋肉においても同様に廃用性の筋萎縮が起こることが知られている。これまで筋肉に受ける萎縮と骨における萎縮においては、必ずしも同一の観点からの解析がなされていない。これは、筋肉が細胞を主とするものであるのに対し、骨の場合には基質のリモデリングのバランスの乱れによるものであることから、概念的に別の事象とされてきたが、この観点の検証を行った。具体的には、Murf-1分子がE3型ユビキチンリガーゼであり、筋肉に関連する萎縮の責任分子とされていることから、骨におけるこの意義を検討した。メカニカル刺激の除去のもたらす廃用性骨萎縮をモデルとして、野生型ならびにMurf-1のノックアウトマウスの尾部懸垂を行った。この後にマイクロCTを行い、3次元的な解析を行って骨量(BV/TV)および、骨量の形態的な変化を検討した。特に屠殺の4日前および2日前にカルセインを投与し、動的なパラメーターとして石灰化速度、ならびに骨形成速度を検索した。さらに、破骨細胞の形態的な解析を行うために酒石酸耐性酸性フォスファターゼ(TRAP)の陽性の細胞を定量的に観察した。これらの検討の結果、Murf-1のノックアウトマウスにおいては骨の減少が、野生型に比べて抑制されていた。今日明らかにした骨代謝の動態におけるMurf-1欠失の影響の存在は、これまで筋肉の細胞内タンパクの分解の観点から捉えられていた萎縮のメカニズムの他に、骨芽細胞ならびに破骨細胞のバランスに関する本分子の新たな側面を明らかにし、これらのマトリックス分子の制御に関わる細胞ならびに転写因子の関与、さらには細胞レベルでの解析が達成された。

研究成果

• [雑誌論文] Osteopontin is required for mechanical stress-dependent signals to bone marrow cells Journal of Endocrinology (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishijima M, Tsuji K, Rittling SR, Yamashita T, Kurosawa H, Denhardt DT., Nifuji A, Noda M
  • 雑誌名: Journal of Endocrinology (in press)
• [雑誌論文] Scleraxis and NFATc Regulate the Expression of the PRO-□1(I) Collagen Gene in Tendon Fibroblasts (2007)
  • 著者名/発表者名: Lejard V, Brideau G, Blais F, Salingcarnboriboon R, Wagner G, Roehrl M, Noda M, Duprez D, Houillier P, Rossert J
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry (in press)
• [雑誌論文] Runx2 is a Target of Mechanical Unloading to Alter Osteoblastic Activity and Bone Formation in Vivo. (2006)
  • 著者名/発表者名: Salingcarnboriboon R, Tsuji K, Komori T, Nakashima K, Ezura Y, Noda M
  • 雑誌名: Endocrinology 147(5) ページ: 2296-2305
• [雑誌論文] Osteopontin is associated with nuclear factor kB gene expression during tail-suspension-induced bone loss (2006)
  • 著者名/発表者名: Ishijima M, Ezura Y, Tsuji K, Rittling SR, Kurosawa K, Denhardt D, Emi M, Nifuji A, Noda M
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 312(16) ページ: 3075-3083
• [雑誌論文] A crucial role for MMP-2 in osteocytic canalicular formation and bone metabolism. (2006)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Mikuni-Takayanagi Y, Oikawa K, Itoh T, Inada M, Noguchi T, Parks JS, Onodera T, Krane SM, Noda M
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281 (44) ページ: 33814-33824
• [雑誌論文] Expression Analysis of LacZ gene placed in the locus of Cnot7 exhibits its activity in osteoblasts in vivo and in mineralized nodules in vitro. (2006)
  • 著者名/発表者名: Washio-Oikawa K, Nakamura T, Usui M, Yoneda M, Ezura Y, Ishikawa I, Nakashima K, Yamamoto T, Noda M
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 99 (2) ページ: 538-544
• [雑誌論文] Osteopontin deficiency suppresses high phosphate load-induced bone loss via specific modulation of osteoclasts. (2006)
  • 著者名/発表者名: Koyama Y, Rittling S.R., Tsuji K., Hino K., Salincarnboriboon R., Yano T, Taketani Y, Nifuji A, Denhardt D.T., Noda M.
  • 雑誌名: Endocrinology 147 (6) ページ: 3040-3049
• [雑誌論文] Histological and immunohistochemical changes in the submandibular gland in klotho-deficient mice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki H, Amizuka N, Noda M, Amano O, Maeda T
  • 雑誌名: Archives of Histology and Cytology 69 (2) ページ: 119-128
• [雑誌論文] Current Topics in Pharmacological Research on Bone Metabolism : Regulation of Bone Mass by the Function of Endogenous Modulators of Morphogenetic Protein in Adult Stage (2006)
  • 著者名/発表者名: Noda M.
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 100 ページ: 211-214
• [雑誌論文] Unloading-induced bone loss was suppressed in gold-thioglucose treated mice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hino K, Nifuji A, Morinobu M, Tsuji K, Ezura Y, Nakashima K, Yamamoto H, Noda M
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 99 (3) ページ: 845-852
• [雑誌論文] Terkel taub R, Mill□n JL Elevated Skeletal Osteopont in Levels Contribute to the Hypophosphatasia Phenotype in Akp2□/□ Mice (2006)
  • 著者名/発表者名: Harmey D, Johnson KA, Zelken J, Camacho NP, Hoylaerts MF, Noda M
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Research 21 (9) ページ: 1377-1386