破骨細胞分化阻止因子(ODIF)のクローニングと生理的役割の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15659445
• 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): 宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801) ; 中道 裕子 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 助手 (20350829) ; 小林 泰浩 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 助教授 (20264252) ; 小沢 英浩 松本歯科大学, 大学院・歯学独立研究科, 教授 (60018413) ; 溝口 利英 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 助手 (90329475)
• Keywords: 破骨細胞分化阻止因子(ODIF) / OPG / RANKL / 破骨細胞 / 骨芽細胞 / 異所性骨形成 / マクロファージ / 活性型ビタミンD_3

Research Abstract

OPG欠損マウスには以下のような特徴がある。(1)OPG欠損マウスは、骨吸収と骨形成がともに亢進している。また、血中のアルカリフォスファターゼ(ALP)活性とオステオカルシン値は著しい高値を示す。更にOPG欠損マウスの血中には極めて高濃度の可溶性RANKLが見出される。(2)OPG欠損マウスに活性型ビタミンD_3を投与すると、血中の可溶性RANKL値は更に高値を示す。活性型ビタミンD_3を投与したマウスの骨組織ではRANKL mRNA発現は上昇するが、脾臓やT細胞ではRANKL mRNAの発現誘導は認められない。(3)骨誘導因子(BMP)を含むコラーゲンスポンジをマウスの皮下に移植し、異所性骨形成を誘導すると、骨芽細胞の出現と同時期に酒石酸抵抗性酸ホスファターゼ(TRAP)陽性の破骨細胞様細胞が出現する。これらの知見を基に、BMPを含むコラーゲンスポンジとBMPを含まないコラーゲンスポンジをOPG欠損マウスに移植したとき、TRAP陽性の破骨細胞が誘導されるか否か解析し,以下の結果を得た。
1.BMPを含まないコラーゲンスポンジをOPG欠損マウスに移植しても、TRAP陽性の破骨細胞は全く出現しなかった。一方、BMPを含むコラーゲンスポンジを移植すると、1週間以内にアルカリホスファターゼ陽性骨芽細胞と共にTRAP陽性細胞が多数出現した。
2.破骨細胞前駆細胞(Macl陽性、F4/80陽性マクロファージ)の出現は、BMPを含まないコラーゲンスポンジにおいても全く同様に認められた。
3.BMPと共にOPGをコラーゲンスポンジに添加すると、骨形成は抑制されなかったが、TRAP-陽性細胞は出現しなかった。
以上の知見より、OPG欠損マウスは血中の可溶性RANKLが極めて高値を示すにも拘らず、また破骨細胞前駆細胞は存在するにも拘わらず、コラーゲンスポンジに破骨細胞を誘導することができなかった。以上の知見より、骨芽細胞以外のストローマ細胞はODIFを発現して破骨細胞の分化を抑制する可能性が示された。

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 formation 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)