コラーゲンの２次構造が骨代謝に及ぼす影響とそのメカニズム探索

胶原蛋白二级结构对骨代谢的影响及其机制探讨

基本信息

批准号：
15J03831
负责人：
井田貴子
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03831/
关键词：
コラーゲン・クロスリンク骨代謝

项目摘要

昨年度申請者は細胞培養系においてコラーゲン・クロスリンクの変化が骨芽細胞、破骨細胞、骨髄由来間質細胞に及ぼす影響について解析し、クロスリンクの低下したマトリックス上に播種した各細胞の増殖能・分化能は上昇することを明らかにした。動物実験に関しては、4週齢のC57BL/6JマウスをBAPN含有飼料またはコントロール飼料にて8週間飼育して得たクロスリンク形成不全マウスに関して、通常飼料に戻して4週後の大腿骨において、BAPN摂取群における骨芽細胞の活性は有意に上昇したが、破骨細胞の活性に変化は認められなかったことを報告した。本年度はクロスリンク形成不全マウスより全血を採取して血清骨代謝マーカーの解析を行った。BAPN摂取群において、骨形成マーカーであるP1NPは8週に、Osteocalcinは4週において増加が認められた。そこで、マイクロCTを用いた骨形態計測解析において増加が見られた骨組織体積および血清中骨形成マーカーに関して、Pearsonの相関係数について解析を行ったところ、4週のBAPN高摂取群において、両変数間に高い正の相関がみられ、クロスリンクの変化により骨芽細胞の挙動が影響を受ける可能性が示唆された。本研究結果よりコラーゲン・クロスリンクは骨の機械的特性を維持する構造としてのみならず、骨芽細胞、破骨細胞、骨髄由来間質細胞の分化に影響を及ぼすことにより、局所的な骨代謝に影響を及ぼす可能性が示唆された。これらを制御するメカニズムとしては、細胞外マトリックスの弾性率が細胞の分化制御に関わるとの報告もあることから、クロスリンクの低下による基質の弾性率変化が細胞挙動に影響を及ぼしている可能性も考えられるが、引き続き受容体などの分子メカニズムに関する解析が必要である。

去年，申请人在细胞培养系统中分析了胶原交联的变化对成骨细胞、破骨细胞和骨髓来源基质细胞的影响，结果发现，接种在交联减少的基质上的各细胞的增殖能力・表明分化潜力增加。在动物实验中，4周龄的C57BL/6J小鼠被喂食含有BAPN的饮食或对照饮食8周，据报道，摄入组的成骨细胞活性显着增加，但破骨细胞活性没有观察到变化。今年，我们收集了交联发育不全小鼠的全血，并分析了血清骨代谢标志物。在 BAPN 摄入组中，骨形成标志物 P1NP 和骨钙素分别在第 8 周和第 4 周时增加。因此，我们分析了关于骨组织体积和血清骨形成标志物的皮尔逊相关系数，在使用显微CT的骨形态测量分析中观察到骨组织体积和血清骨形成标志物增加，发现这两个变量之间观察到高度正相关，这表明成骨细胞行为可能受交叉链接变化的影响。这项研究的结果表明，胶原交联不仅充当维持骨机械性能的结构，而且还通过影响成骨细胞、破骨细胞和骨髓源性基质细胞的分化在局部骨代谢中发挥作用。它可能会影响作为控制这些因素的机制，据报道，细胞外基质的弹性模量参与控制细胞分化，因此由于交联减少而导致的基质弹性模量的变化可能会影响细胞分化。细胞行为也是可能的，但需要进一步分析受体等分子机制。