【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】17390410 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨 / 骨密度 / Akt / 骨粗鬆症 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / ノックアウトマウス / アポトーシス / 軟骨 / 成長板 / 石灰化 / インスリン / 軟骨内骨化

【研究成果の概要】

本研究は、骨形成作用を持つインスリン/IGF-Iシグナルを細胞内で促進的に伝達するAktの骨代謝調節における生理的な役割・分子メカニズムを明らかにする目的で、Aktlホモノックアウトマウス(Aktl-/-)の解析を行い、下記の結果を得た。
(1)骨芽細胞や破骨細胞ではAktlの発現が最も優位であったことより、Aktl-/-マウスの骨格系に関する表現型を検討すると、海綿骨と皮質骨ともに骨量が減少していた。骨組織形態計測ではAktl-/-マウスでは骨芽細胞数の減少とともに骨形成が低下しており、TUNEL染色では骨芽細胞のアポトーシスが亢進していた。
(2)骨芽細胞の生存/アポトーシスにおいて、Aktlシグナルは、転写因子Fox03aをリン酸化してその核内局在を阻害することにより、ミトコンドリア経路のアポトーシス促進因子であるBimの転写・発現を抑制することによって、アポトーシス抑制的に作用していた。また、Aktlシグナルは骨芽細胞分化に必須の転写因子Runx2のDNA結合を促進することにより、Runx2を介する骨芽細胞分化と石灰化を促進する作用を持つことが示された。
(3)骨吸収を担う破骨細胞ではAktlが細胞自律的に分化と生存に促進的に働いていた。また、破骨細胞の形成を支持する骨芽細胞ではAktlがreceptor activator of nuclear factor-κB ligandの発現を促していた。
本研究により、Aktlは骨組織において骨芽細胞や破骨細胞の分化・生存を促進し、骨形成と骨吸収を正に制御しながら骨量を維持する重要な役割をはたしていることが明らかとなった。Aktlは生体内ではユビキタスに発現しており、機能も多彩であるため、骨粗鬆症をはじめとする骨疾患の治療標的分子とはなり難いが、Aktlに関連する分子ネットワークのさらなる検索が骨疾患のより良い治療へと繋がるものと期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,310千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】15390239 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管石灰化 / Na依存性リン共輸送体 / アポトーシス / Gas6 / スタチン / 平滑筋細胞石灰化 / GAS / ビスフォスフォネート / 石灰化 / VitD3 / デキサメサゾン / AGE / ヒト大動脈由来血管平滑筋細胞 / 糖尿病

【研究成果の概要】

本研究プロジェクトにおいて、以下の結果をえた。
1.リン刺激による培養ヒト大動脈平滑筋細胞(HASMC)の血管石灰化誘導モデルを確立し、その機序の一つとしてNa依存性リン共輸送体(NPC)を介した骨芽細胞様形質転換が重要であることを確認した。さらに、リン刺激によりアポトーシスが濃度依存的に増加し、Caspase阻害薬により石灰化・アポトーシスともに有意に抑制されたことから、石灰化におけるアポトーシスの関与を明らかにした。この石灰化・アポトーシスはGas6とその受容体であるAxlの発現減少が原因となることも発見した。
2.この培養系血管石灰化モデルを用いてスタチンの石灰化への作用を検討したところ、スタチンは石灰化とともにアポトーシスを抑制すること、その機序としてリン刺激で減少されたGas6・Axlの発現を回復させることを明らかにした。
3.ラットを用いた大動脈石灰化モデルの作成にも取り組んだ。アデニン誘発性の腎不全にともなう大動脈石灰化はスタチン投与により著明に抑制され、培養系実験にて確認したスタチンによる血管石灰化抑制作用をin vivoの実験系にて確認した。
4.血管石灰化に関する臨床研究にも取り組んだ。脈圧は加齢とともに上昇するが、その病理学的基盤は十分に明確にはなっていない。当科の患者42例を対象とし、X線像上にて腹部大動脈の石灰化長を測定し検討したところ、大動脈石灰化の程度と脈圧との間に有意な正の相関(r=0.54,p<0.01)が認められた。収縮期圧との間にも有意な相関(r=0.38,p=0.01)を認めた。このことは脈圧上昇のメカニズムとして想定される大動脈stiffnessと大動脈石灰化との関連を示唆するものである。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】14,700千円 (直接経費: 14,700千円)