破骨細胞形成と神経に関する分子薬理学的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14571782
• Research Institution: Aichi Gakuin University
• Principal Investigator: 戸苅 彰史 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (80126325)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 蛭川 幸史 愛知学院大学, 歯学部, 助手 (60340147) ; 茂木 眞希雄 愛知学院大学, 歯学部, 講師 (00174334) ; 新井 通次 愛知学院大学, 歯学部, 講師 (20097538) ; 森田 あや美 愛知学院大学, 歯学部, 助手 (70301629)
• Keywords: 交感神経 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / COX-II IL-6 / β-受容体 / 頭頂骨 / ストレス

Research Abstract

本年度は、交感神経などの神経刺激が骨の細胞活動に影響を及ぼしているか否かを明らかにすることを目的として、in vivoにおいて交感神経を薬理学的および生理的に亢進させた頭頂骨における細胞活動の変動および単離したひと破骨細胞の機能に及ぼす交感神経作動薬の直接作用を解析した。(1)交感神経を興奮させるLPS脳内投与後のマウス頭頂骨において、cyclooxygenase(COX)-IIおよびinterleukin (IL)-6の著しい発現促進が認められたが、この発現促進は6-OHDA処理およびβ-遮断薬propranolol処理により抑制された。一方、拘束ストレス負荷後のマウス頭頂骨において、IL-6およびCOX-IIのmRNAの著明な発現促進を観察した。この発現促進は交感神経の神経終末を特異的に破壊する6-OHDA処理による影響を受けなかったが、β-遮断薬propranolol処理により抑制された。これらの結果は、LPSの作用が交感神経の節後線維のノルエピネフリンに、拘束ストレスの作用が副腎髄室のエピネフリンに依存していると考えられる。いずれにせよ、この結果は、末梢交感神経の神経活動亢進が、骨における骨芽細胞の活性に直接的に影響を及ぼしている可能性を示唆している。(2)ヒト破骨細胞において骨基質への接着に関わるインテグリン、脱灰に要する酸を産生するII型炭酸脱水素酵素、骨基質蛋白を分解するカテプシンKのmRNA発現に対するエピネフリンの効果を検討し、いずれの遺伝子発現も増大することを認めた。また、オステオロジック上の吸収窩に対しても、α-作動薬のフェニレフリンは吸収窩を増大しなかったが、b-作動薬のイソプレナリンやエピネフリンは強い吸収活性の増大を示した。さらに、アクチンリング形成の検討においても、フェニレフリンを処理した細胞に比べ、エピネフリンおよびイソプレナリンを処理した細胞には明瞭なアクチンリングを認めた。この結果は、アドレナリン作動薬が破骨細胞のβ-受容体を介して、骨吸収を直接亢進している可能性を示している。
β-受容体の刺激はin vivoにおいて破骨細胞形成促進因子を誘導するのみならず、破骨細胞の活動に対しても促進的な影響を及ぼしていることを示した.

Research Products

• [Publications] Arai, M.: "Effects of β-adrenergic agonists on bone-resorbing activity in human osteoclast-like cells."Biochimica et biophysica Acta. 1640. 137-142 (2003)
• [Publications] Kondo, A.: "In vivo stimulation of sympathetic nervous system modulates osteoblastic activity in mouse calvaria."Am J Physiol Endocrinol metab. 285. E661-E667 (2003)