炎症性骨吸収に関与する造血系細胞の役割とシグナル伝達系の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14370599
• Research Institution: Matsumoto Dental University
• Principal Investigator: 高橋 直之 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 教授 (90119222)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 溝口 利英 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 助手 (90329475) ; 宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801) ; 小澤 英浩 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 教授 (60018413) ; 高橋 昌宏 松本歯科大学, 歯学部, 助手 (90340059) ; 川上 敏行 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 教授 (80104892)
• Keywords: リポ多糖 / IL-1 / 破骨細胞 / MyD88 / ムラミルジペプチド / Nod2 / TRIF / PGE_2受容体

Research Abstract

本申請研究を遂行し、以下の結果を得た。
1.破骨細胞前駆細胞(骨髄由来マクロファージ)のサイトカイン産生、貧食および樹状細胞への分化にp38MAPKシグナルは必要ではないが、破骨細胞への分化に必須であることを見出した。
2.OPG欠損マウスを用い、LPSとIL-1は骨芽細胞のRANKL発現を誘導すること、更にLPSとIL-1はPGE_2産生を介してOPGの発現を抑制することが破骨細胞の誘導に必要であることを証明した。
3.MyD88欠損マウスを用い、LPSとIL-1は骨芽細胞において、MyD88を介しRANKLを誘導した。MyD88シグナルは細胞内Ca上昇とそれに続くPKC-ERKシグナル系の活性化を介して、RANKLに発現を誘導した。また、LPSとIL-1は破骨細胞に直接作用し、MyD88シグナルを介して破骨細胞を活性化することを証明した。
4.MyD88欠損マウスとTRIF欠損マウスを用いて、LPSとIL-1によるRANKL発現誘導はMyD88シグナルのみを必要とし、TRIFシグナルは関与しないことを明らかにした。
5.菌体成分ムラミルジペプチド(MDP)はMyD88シグナルを介し、LPSとIL-1によるRANKL発現誘導を更に促進することを明らかにした。MDPによるRANKL発現促進機構は、Nod2とRip2の発現誘導を介することを証明した。TNFαもNod2の発現誘導を誘導した。TNFαによるRANKL発現誘導をMDPは更に亢進した。MDPはNod2シグナルを介して、骨吸収を促進することが示唆された。
6.PGE_2は破骨細胞前駆細胞のEP4に直接作用し、cAMP-PKAシグナル系を介して、RANKLが誘導する破骨細胞への分化を更に促進した。破骨細胞はEP1を発現しているが、PGE_2は破骨細胞の骨吸収活性に影響を与えないこと、また、EP4を破骨細胞に強制的に発現させると、EP4はカルシトニン刺激と同様にcAMP-PKAシグナル系を介して骨吸収活性を強力に抑制した。

Research Products

• [Publications] Suda K.et al.: "Suppression of osteoprotegerin expression by prostaglandin E_2 is crucially involved in LPS-induced osteoclast formation."Journal of Immunology. 172・4. 2504-2510 (2004)
• [Publications] Nakamura M. et al.: "Osteoprotegerin regulates bone fomation through a coupling mechanism with bone resorption."Endocrinology. 144・12. 5441-5449 (2003)
• [Publications] Li X.et al.: "p38 MAPK is crucially involved in osteoclast differentiation but not in cytokine production, phagocytosis or dendritic cell differentiation of bone marrow macrophages."Endocrinology. 144・11. 4999-5005 (2003)
• [Publications] Itoh K.et al.: "LPS promotes the survival of osteoclasts via toll-like receptor 4, but cytokine production of osteoclasts in response to LPS is different from that of macrophages."Journal of Immunology. 170・7. 3688-3695 (2003)
• [Publications] Nakagawa H. et al.: "Destruxins, cyclodepsipeptides, block the formation of actin rings and prominent clear zones and ruffled borders in osteoclasts."Bone. 33・3. 443-455 (2003)
• [Publications] Takami M. et al.: "Involvement of vacuolar H^+-ATPase in incorporation of risedronate into osteoclasts."Bone. 32・4. 341-349 (2003)
• [Publications] Takahashi N. et al.: "Bone Research Protocols"Humana Press Inc. 448 (2003)