大理石骨病モデルマウスを用いた破骨細胞の骨吸収機構の解析

石骨病模型小鼠破骨细胞骨吸收机制分析

• 批准号: 05771525
• 负责人: 宇田川 信之
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Showa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05771525/
• 关键词: 骨吸収不全 骨芽細胞; 破骨細胞 マクロファージ; 大理石骨病 カルシトニンレセプター; ビトロネクチンレセプター; プロトンポンプ

Osteosclerotic (oc/oc)マウスは、骨吸収の不全によって惹起される大理石骨病のモデルマウスである。我々はこれまでに、oc/ocマウスの骨吸収不全の原因を検索するため、oc/ocマウスから骨芽細胞と脾細胞を調整し、破骨細胞形成のための共存培養を行った(BBRC 184:67,1992)。その結果、正常骨芽細胞との共存培養において、oc/ocマウス由来の脾細胞はカルシトニンレセプター、ビトロネクチンレセプター、carbonic anhydrase II (CAII)、c-src癌遺伝子産物(p60^<C-SRC>)、podosome形成能等の破骨細胞の特異形質を具備する多核細胞に分化するにも拘わらず、骨吸収活性は完全に欠如していた。この結果は、oc/ocマウスの骨吸収不全の原因は骨芽細胞によって構築される微細環境にあるのではなく、破骨細胞前駆細胞自身の異常に起因することを意味している。そこで、今回oc/ocマウスの脾細胞由来の多核細胞の各種性質及び腎の近位尿細管上皮細胞の異常について詳細に検討した。その結果以下の所見が得られた。(1)oc/ocマウス脾細胞由来の多核細胞内でのH^+の産生は、正常破骨細胞と同様に認められた。(2)H^+-ATPaseは、oc/ocおよび正常マウス脾細胞由来の破骨細胞において共に高い活性が認められた。これらの活性は液胞型H^+-ATPaseの特異的阻害剤であるBafilomycin A_1およびConcanamycn Bの処理によって完全に阻害された。(3)液胞型H^+-ATPaseの発現は、骨吸収を行っている正常破骨細胞においては、波状縁の形質膜上と空胞に強く認められたが、波状縁の形成が認められないoc/ocマウスの破骨細胞においては、細胞内の空胞の限界膜に沿った細胞質部分および粗面小胞体に局在していた。(4)oc/ocマウスのマクロファージのはん貪食能には異常は認められなかった。(5)oc/ocマウスの腎臓の近位尿細管上皮細胞から調整したmicrosome画分には、液胞型H^+-ATPaseの活性が認められたが、これらの細胞では血管側の基底陥入が消失しており、細胞内に多数のリソゾーム形成が認められた。以上の結果より、oc/ocマウスの破骨細胞は、細胞内においてH^+-ATPaseのような膜蛋白質の合成は完了していると考えられる。すなわち、oc/ocマウスでは波状縁前駆体は形成されているにも拘わらず、それらが骨表面へ輸送されないために波状縁を形成できず、骨吸収不全を呈するものと考えられる。

骨硬化（oc/oc）小鼠是由骨吸收缺陷引起的骨硬化症小鼠模型。为了研究OC/OC小鼠骨吸收缺陷的原因，我们制备了OC/OC小鼠的成骨细胞和脾细胞，并将它们共培养以形成破骨细胞(BBRC 184:67,1992)。结果，当与正常成骨细胞共培养时，OC/OC 小鼠的脾细胞表达降钙素受体、玻连蛋白受体、碳酸酐酶 II (CAII) 和 c-src 癌基因产物 (p60^<C-SRC>)。分化为多核细胞，具有破骨细胞的特定特征，例如形成足体的能力，但它们完全缺乏骨吸收活性。这一结果表明，OC/OC小鼠骨吸收缺陷的原因并非由成骨细胞构建的微环境造成，而是由破骨细胞前体细胞本身的异常引起。因此，我们详细研究了OC/OC小鼠脾细胞来源的多核细胞的各种特性和肾近端肾小管上皮细胞的异常。结果，获得了以下发现。 (1)在来自oc/oc小鼠脾细胞的多核细胞中观察到H^+的产生，与正常破骨细胞中的相似。 (2)在oc/oc来源的破骨细胞和正常小鼠脾细胞中均观察到H^+-ATPase的高活性。这些活性被巴弗洛霉素A_1和Concanamycn B（液泡H^+-ATP酶的特异性抑制剂）处理完全抑制。 (3)在进行骨吸收的正常破骨细胞的波状边缘的质膜和空泡上强烈观察到空泡H^+-ATPase的表达，但在来自oc/oc小鼠的破骨细胞中观察到波状边缘的形成。不受影响，它沿着细胞内液泡的限制膜和粗面内质网定位在细胞质中。 (4)oc/oc小鼠巨噬细胞吞噬能力未见异常。 (5)在由oc/oc小鼠肾脏的近端肾小管上皮细胞制备的微粒体级分中观察到了液泡H^+-ATP酶活性，但在这些细胞中，在血管侧的基底脉管系统中发现了该活性。细胞消失，观察到细胞内形成大量溶酶体。由上述结果认为，OC/OC小鼠的破骨细胞已经完成了细胞内H^+-ATPase等膜蛋白的合成。换句话说，虽然oc/oc小鼠体内形成了波状边缘前体，但它们没有被运输到骨表面，因此无法形成波状边缘，导致骨吸收缺陷。

项目成果

Takahashi,N.et al.: "Postmitotic osteoclast precursors are mononuclear cells which express macrophage-associated phenotypes." Develpmental Biol.(in press).

Takahashi,N.et al.：“有丝分裂后破骨细胞前体是表达巨噬细胞相关表型的单核细胞。”

Tamura,T.et al.: "New resorption assay with mouse osteoclast-like multinucleated cells formed in vitro." J.Bone Miner.Res.8. 953-960 (1993)

Tamura,T.等人：“利用体外形成的小鼠破骨细胞样多核细胞进行新的吸收测定。”

Tamura,T.et al.: "Soluble Inter Ieukin-6 receptor triggers osteoclast formation by interleukin-6." Proc.Natl.Acad.USA. 90. 11924-11928 (1993)

Tamura,T.et al.：“可溶性白细胞介素 6 受体通过白细胞介素 6 触发破骨细胞形成。”

Tanaka,S.et al.: "Macrophage colony-stimulating factor is indispensable for both proliferation and differentiation of osteoclast progenitors." J.Clin.Invest.91. 257-263 (1993)

Tanaka,S.et al.：“巨噬细胞集落刺激因子对于破骨细胞祖细胞的增殖和分化是不可或缺的。”

Sasaki,T.et al.: "Expression of vacuolar H^+-ATPase in osteoclasts during cytodifferentiation and its role in resorption." Cell&Tissue Res.(in press).

Sasaki,T.et al.：“细胞分化过程中破骨细胞中液泡 H+-ATP 酶的表达及其在吸收中的作用。”