骨芽細胞から骨細胞への終末分化における転写因子Runx2の分子機能の解析

转录因子Runx2在成骨细胞终末分化为骨细胞中的分子功能分析

基本信息

批准号：
15791055
负责人：
辻邦和
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15791055/
关键词：
骨芽細胞分化転写因子 Runx2 Cbfal 骨形成加齢

项目摘要

Runx2/Cbfa1のホモ欠損マウスは骨形成が完全に欠損する。一方、ヘテロ欠損マウスは、ヒトの頭蓋鎖骨異形成症と,ほぼ同一の表現型を示し、膜性骨の形成に重篤な遅延が観察される。更に、Runx2を骨芽細胞で過剰発現したトランスジェニックマウスでは骨細胞数が減少する。以上からRunx2は骨芽細胞、骨細胞の発生分化に必須であると考えられているが、成体の骨の恒常性の維持過程での機能については未だ不明である。本研究では、Runx2の発現量の減少が、成熟マウスの骨芽細胞の分化や機能に及ぼす影響を検討することを目的とした。成熟マウスにおけるRunx2発現量と骨量の相関を検討するため、成長過程ならびに成熟の野生型およびヘテロ欠損マウスの脛骨近位端の海綿骨量と、骨髄におけるRunx2蛋白の発現の比較を行ったところ、骨量は成長過程、成熟マウス共に変化はなかったが、ヘテロ欠損マウスにおけるRunx2の蛋白量は、野生型に比して低下していた。次に、in vivoで骨形成過程を観察する為に骨髄除去術を行い、Runx2の発現減少が及ぼす影響について検討したところ、野生型では、術後8日目で脛骨の骨髄腔内に骨の再生が認められたが、成熟ヘテロ欠損マウスでは骨再生が有意に抑制された。ヘテロ欠損マウスにおいては術後21日においても骨再生が認められなかったことから、上記の結果は骨形成の単純な遅延ではないことが示唆された。更に、この効果は、成長過程のRunx2ヘテロ欠損マウスでは観察されなかったことから、ヘテロ欠損の効果には、週齢依存性があることが示された。次に、成熟マウスの骨髄細胞の骨芽細胞への分化能を検討したところ、成熟マウスの骨髄細胞からのアルカリフォスファターゼ陽性細胞の形成ならびに石灰化基質の沈着がヘテロ欠損マウスで有意に低下することが明らかとなった。以上から、Runx2のヘテロ欠損は、加齢と共にマウスの骨髄中の骨芽細胞前駆細胞数を低下させることで骨髄除去術後の骨再生を抑制すると考えられた。

Runx2/Cbfa1 纯合子小鼠的骨形成完全缺乏。另一方面，杂合子小鼠表现出与人类颅锁发育不良几乎相同的表型，膜骨形成严重延迟。此外，在成骨细胞中过度表达 Runx2 的转基因小鼠的骨细胞数量减少。综上所述，Runx2被认为对于成骨细胞和骨细胞的发育和分化至关重要，但其在维持成人骨稳态中的功能仍不清楚。本研究的目的是检查 Runx2 表达减少对成年小鼠成骨细胞分化和功能的影响。为了检查成年小鼠 Runx2 表达水平与骨量之间的相关性，我们比较了生长过程中胫骨近端松质骨量和骨髓中 Runx2 蛋白的表达，而成年野生型和杂合型小鼠的骨量没有变化。在生长期间或成年小鼠中，Runx2蛋白的含量低于野生型小鼠。接下来，为了观察体内骨形成过程，进行了骨髓消融并研究了Runx2表达减少的影响，尽管观察到了再生，但在成熟杂合小鼠中骨再生受到显着抑制。即使在手术后21天，杂合子小鼠也没有观察到骨再生，这表明上述结果不仅仅是骨形成的延迟。此外，在 Runx2 杂合子小鼠的生长过程中没有观察到这种效应，表明杂合子敲除的效应是年龄依赖性的。接下来，我们检查了成年小鼠的骨髓细胞分化为成骨细胞的能力，发现杂合子小鼠中碱性磷酸酶阳性细胞的形成和来自成年小鼠骨髓细胞的钙化基质的沉积显着减少。清除。基于上述，Runx2的杂合缺失被认为通过减少衰老小鼠骨髓中成骨细胞前体细胞的数量来抑制骨髓消融后的骨再生。