骨芽拙胞を介した破骨細胞形成系における カルシウムの役割 - J-milk

骨芽拙胞を介した破骨細胞形成系における
カルシウムの役割解明に関する研究
総務大学者菌学郊生化学新
木敏 正
要約
骨の F
有機では、営努幸運主義と義主す号車議長告によって手話 i
こ守争議室をの吸収と形成が繰り返されて p る。本研究
では、
E
'
ま芽線路と護主号守主総JJiきによって緩まれる資の代議誌に'貯の主主主分であるカルシウムがどのような役
)
1
署管護綴総と'喜子突き車護霊告を共存培養すると、ごく少数の絞号李総i
認を果たしているのか毒事析した。?ウス(1
g
告が彩滅された。しかし、議議詰譲渡のカルシウムや、事録喜善的カルシウム上昇郊で為るイオノア才ア
(A23187) で生活壊すると、務長主{夜子í~ 信号;こ事&'i警綴Eきの形成金t噌ro した。管'!f綴君主における滋'号李総絡会全化
図予 (R必殺(1)の議~f父子安患者誌を潟べたところ、培養液のカルシウム滋度の上昇、 iこ伴って発毅レベルが
上昇した。網開3
程内カルシウム止刻も隠劇こ R部 K
開 発E
誌をよ昇させた。免疫抑昔話郊である F
K5燃は、
ANKL
遺伝子の発混とそれに伴う破骨紹飽形成を滋くま者織し
カルシウムシグナんによって誘発される R
0
6はカ)J.,シウム依子学的シグナル伝主義物質であるカ}J.,シニュー 1
)ンの活性化を抑えるととから、
た
。 FK5
RANKL
の警告淡にはカルシウム
h
カ)J.,シニューリンを介したシグナ)1-伝達経絡が関与しているごとが泳
峻された。これらの総燃は、骨代謝における彼骨細胞形成調節にカルシウムとそれによって汚然化さ
二重重要警であることを主主味する。
れるカルシニューリンが狩徽 i
キ…ワ…ド:物、カルシウム、五度骨細胸、骨芽細胞、遺伝子発現
1
. 研究の背景と図的
(
1)後における E
遺骨絞絡の役l
i
f
J
殺は~U本の 3性寺綴謀議として符髪を支える役割とともに、そのま書長完成分であるカルシウムの除草案燃
としての綴援を果たしている。之れらの役割を果たすために、 f
誉総選議 i
立一生滋、形成と理主i
以を繰り
立、それぞれ潟王室系綴胞に泊予長する脅3
李総僚と延長翼民ぷ総l
漁協策の奇襲符
返している。?を形成ど号波紋 i
手ばれている
義務総会主縫っており、このー遂の現象は1fの莞潟互主{ヲモデリング}と u
(
F
印 絞 殺7
3,
A
t
h
a
n
a
s
o
ne
ta
.
11
告9
6
,
B決 必 邸 e
ta
.
11
9
9
6
)。ワモデワングにより E
きい!をは新し L
明;ニ絞き換えちれ、
る
。
殺全体としての号室疫が容量たれて Lミ
近年の,f
急激な高話量化社会への移行に然 Lミ日本でも役会費号室重f
としている f
誉総禁愛護1'1
ふ絞号李総I
H
撃によ
な資駿i
設や脅芽経i
胞による骨形成の低下など、'討のすモデリングのパランスが綴れるごとに
る滋棄u
1き起こされると考えられる (
U
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r
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re
ta
1
.1
9
9
1,
T
o
b
i
器s
e
ta
1
.
1鈴
1
)
。
より 5
-68-
(
2
) 後f
李総2
撃の形態と機能
司法管綴胞は管組織のみに“f
主主主しも詩話器r
Iこそ五五五化された符組織を五度線・吸収する習性ーの調n
胞である。
脅級~文書E をもった被管細胞 (Fig急1) 1ま意義?誌をおし、修雪量産filニ後した部分 iこ波状中華 (ruffled
という捌名状の占契機殺とそれを崎支り関u'アクチン i
こ綴んだ R
月
平
静
b
o
r
d
e
r
)
(
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l
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a
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o
n
e
) を形成する
(
V
姐 且a
n
e
na
n
dZha
o2002) 。日用手書により~投機のようにす李道長総へ絞殺した破怜細胞は、滅状総からプ
ロトン(日+)とプロテアーぞを分泌し、石氏 1~~基銀の脱阪è:'1号線燃タンパクの分解を効率よ〈行う
(
S
u
d
ae
ta
.
11
9
97
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,B
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r
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ne
ta
.
11
9
8
9,
V
a
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e
na
n
dZha
o2日0
2
)。プロトンは波状綴 i
こ多数干j.:なする被
胞型プロトンポンプにより分泌される(悶創re
ta
1
.1
9
8
9,
V
a
a
n
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n
e
ne
ta
1
.1
9
9
0
)。また、カテブシン K
などのプロテアーゼは紛胞内 l
ご多数存在するミトコンドリア、ゴルジ器密i
際、ライソゾームにより合
成、分泌される
(
T
e
z
u
k
ae
ta
1
.1
9
9
4
)。ごのように骨吸収を行うよう終殊 1
tした隊隊総日簡は似の総胞
には見られない形態的、機能的な特徴を脅する。
F
i
g
.
1 電車曇暴露E
告の形態と獲量主
f
毒事量殺をおこt.J:う絞努幸運吉告は警表誌に主妻したき事分 i
こ波渓縁 (
r
u
f
茸必 b
o
r
せe
r
) とそれを取り富喜重;ァ
こ窓んだ領事葬 (
c
l
e
a
rz
o
n
e
) を形成する。号草寺撃によるj曇表蕊へ接着した喜重義豊富絡i
主、波主主豪華
ヴチン i
からブロトン似つとブ主主テア-i!を分泌し、石灰化基質をBlI.灰し脅さま笠宮ンパウを分望書をする。
主
主
主
主
主
義
重i
こ島る液喜告書芝プロトンポンプ i
こより分溢され、カテプシン K
t
.
J
:
ど
の
フ
。
ロ
テ
プロトン似つ i
こより合成、分泌さ
ア-i!1
ま豊富皇室内には多数字F
復するミトコンドリア、ゴルジ装置、ライソゾーム i
れる。
(
3
) 絞殺事器般の怒滋
i
絡は議長5
益事争綴!抱
{成後議j
ミ
る
なって L
(
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) に由来することが明らかと
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主r
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証
書a
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ta
1
.
1
官
官
。
) 多分化能
0
会総つ i
縫製ゑ紛糾号館ま綴キなサイトカインめ f
ド尽により時期日露、 B細胞、赤血球、頼粒球などに分化す
f
*
器ぬへの分 1
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L(
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おu
k
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) ・3や GMCSF(
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-69-
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)
、 M-CSF(
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u
1
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i
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gf
a
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t
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r)などのサイトカインや怜芸子細胞
支持により誘惑事される (
S
u
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l
.1
9
9
2
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9
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l
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ye
ta
.
11鈎4) 白俄特細胞の削糊胞は手間~
の3
f
設ょにステラ…ぞやMacl
、M
ac-2といったマクロファージの発現するま長脱恕をすことから、分化JIi.IL
繍
こ近いと考えられている (
K
u
r
i
h
a
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ae
ta
l
.1
9
9
0,J
ohnsωne
ta
l1
9
8
8
)。破骨刺胞
殺も?クロファージ i
句
の章者線級協は率緩機脅刻版へ分化し、種目合して多核の破~籾 5告を形成サる述通手援において、 TR.i屯P
{
ぬr
回
.
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ねn
ta
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J
c
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o
凶現 r
e
c
e
p
t
ρがなどの機特鋼n
胸中寺絞め雲監現塑を発
5
認するどともに、いくつかのマクロブアージの表現殺が消滅する(す滅r
o
h
鍛 h
ie
ta
l
.1
9
9
4
)
令
(
4
) 祭苦手事務総による磁発綴2
望
書
季
五
誌
の
l
t
I
J
御撲傷
語護符総費量の分化および機後発事主 i
主、管苦手綴践によって厳然 i
こ務室若されている (
F
i
g
.2
) (Sudae
ta
1
.
1999)。すなわち脅努暴露君主 i
主、号変常事密費量分化立〉必須総予である MωCSFと革連管線路分化 i
主
!
子
ODF
/RAN
KL[08総 o
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詑丑託g
註o
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苦
手kBl
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d (以下RANKLと絡
品s
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,Sudae
ta
l
.1
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9
9
,
す)]を霊量生し、号車骨細胞形成を誘導する (y
Takahashie
tal
.1
9
9針。またー・方で、分秘書芝タンパタとして RANKL
O)デコイレセプターである
OPG!OCIF [
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r (以下 uPGと絡す)]を皇室生して、
被符紛胞の形成を抑í~Uする (Tsuda
e
ta
l1
9
9
7
,S
勧lO
n
e
te
t昌1.1告97,Yasudae
ta
1
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9
9
8
a
) MC
SF
は管芽
0
。
心
ま験絞合滋閃であり潟t
t
:1l退ビタミン D(
1
",
25(uH)
絢胞により恒常的に産生されるが、 RANKLi
やPTH (
p
a
r
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吐l
y
r
o
i
dhormo
且e
)、PGE, (
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蜘 E,)、JL.l
l品、った削吸収E
喜子の刺激により
Y
a
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.1
9
9
8
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)0 RANKL
O)レ.f:プターである RANK(
r
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o
ra
c
註v
a
t
o
ro
f
発現が促進される (
NF-kB) を発現する破骨細胞前駆細胞は、特苦手綱胞と品目胸附f
接触を介して RANKLを認識し破骨細胞
S
u
d
ae
ta
l
.1
9
9
9
)。また分化した般傍細胞も RANKを発現しており、 RANKLからの刺激
に分化する (
品並核獄事号線総
F
i
g
.
2号
"3
将司院による破警豊田飽形成の事g
御機構
骨吸収悶予の刺激により事奇襲F
線総燦ょに汽A
NKLの発現が誘導される。 RANKを発現する磁参事国路
前駆細胞は惨苦害総胞との級際間接触を介して単核磁骨級胞に分化する。さらに R
ANK
しは整核獄事号車問
P
G
I;
tR
ANKL
のデコ
胞の延命や融合、多核波長綱般の活性化を誘導する。骨芽細胞から分泌される O
イレセプヲーとしてそれぞれの過程在阻書する。
7
0
により骨吸収活性が誘導される(Ji
m
ie
ta
l
.1999a)。
骨芽細胞の非存在下においても、 M-CSFと可溶型RANKLを造血細胞の単独培養系に添加すると破
骨細胞が形成される (Yasudae
ta
.
11998a)。このとき RANKLのデコイレセプターである OPGを添加
すると、破骨細胞形成は完全に抑制される。このように破骨細胞の分化や機能発現は骨芽細胞が産
生する R
A
1
沼(Lと OPGiこより調節されていると考えられる。
(
5
) 骨芽細胞における RANKL
発現の制御機構
先に述べたように、骨吸収因子である 1a,
25(OH),
D3やPTH、PGE
、
, I
L
1
1などは骨芽細胞におけ
るRANKL
の発現在促進することが知られている (
F
i
g
.3
) (Yasudae
ta
.
11998a) 1a,
25(OH),
D3は
0
1
α,
25(OH),
D3レセプター (VDR) を介し、 l
レ1
1や1L
6はgp130を介してRANKL
の発現在上昇させる。
また、 PTHやPGE
,のレセプターからのシグナルはcAMP (
c
yc
1i
cadenosine3
',
5
'-monophosphate)
を介して RANKL
発現在促進する。同時に 1
α,
25(OH),
D3やPTH、PGE
,は骨芽細胞による OPGの産生
を抑制し、破骨細胞形成を促進する。
包亙玉~L[士三工士 o J
:
士 o J士
o
E主E 工 士 三 ょ 士 竺 ょ 竺 ー ょ 士 豆
F
i
g
.
3 骨芽細胞における RANKLおよびOPG遺伝子発現の調節機構
骨芽細胞における RANKL遺伝子の発現は、少なくとも 4つの独立したシグナル伝達系 (VDR、
cAMP/PKA、gp130、[CaHJIPKCを介した経路)により誘導される。 LPS、T
N
F
α 、L
lおよび
I
L
1
7などはPGE,の産生を介してRANKLの発現を促進する。また1
α,
25(OH),
D
3やPTH,PGE,
は
骨芽細胞による OPG遺伝子発現を抑制する。 EP:PGE,レセプヲ一、LlF:白血病細胞阻害因子、
PTHrP:副甲状臨ホルモン関連ペプチド、 PTHR:副甲状腺ホルモンレセプヲー
(
6
) 研究の目的
処理や細胞外カルシウム (Ca) 濃度の上昇により、骨芽細胞の細胞内Ca
最近我々は、 i
o
n
o町 rcm
ヮt
ー
レベルカ主上級すると PKC (
p
r
o
t
e
i
n註i
n
a
s
eC
) が活性化され、それを介して R釧 且 の 発 現 が 促 進 さ れ
脅した (
1
泳 a
m
ie
ta
.
11997,2
0
0
0
),これらの 4つのシグナル伝達経路は互いに独立して
ることを綴f
幻 の善悪現を制御していると等 えられる。
骨芽紛胞における RAN
d
a
本研究では、'隊fI:認躍におけるカルシウムの激減性を明らかにすることを目的として、我与が見い
だした葬~
4<
J
.
)RANKL
言語議事シグナ }
v't'あるカルシウムの役J!lI
J
についてさらに詳細に解析した。その結
こは、カルシウム依符↑設のシグナル伝達図子であるカルシニューリ
線、カルシウムシグナル<J.)下流 l
の発況を古関節していることが示唆された。
ンが RANKL
2明材料と方法
(
1)マウス
遡紛のd
dy系統クリーンマウス(総)および問タ持続の級事L1防総クリーンマウス、 5
7
1
霊前告の
ら7
C
3
H
/
H
e
NおよびC
3
H
/
H
e
Jクワ…ンマウス(雄}はぷjZラボサ…ピス{護主総}より購入した。
(
2
)試薬および酵素
vA
5
MX1)ン隊、およびF
a
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tLB草泌がまS
i
g
抗JaCt開腹誌.
c
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1(
S
t
.1
o
ms
,MO) より、
ナフトー }
1a,
25(OH),
D,
およびN,
N
-ジメチルホルムアミド、総泌分散問題事繁コラグナーぞは紛うも絡要車工芸薬(火
詩人した信長調飽道主事事事記者子、滋-l!)vパンカーは十童書フィールド{策3
笠}、ディスパ…-!!.ま会隠滅
阪)より E
e
l
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Aコ ラ ー ゲ ン ゲ )
v
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主新箆ぞうチン{大隊}より長選入しまと a
清(東京}より、 ε
H
u
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nM-CSF (ロイコプロー }v) は喜怒製薬{大議室}より、 R
e
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n
thu総締ま必~KLIま Pepro
TechI
.
:
τ
'
D
.(
1
o
ndon、UK) より雲詩人した。
(
3
) 培地および緩衝液
aMEM (aMinimumE
s
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J亘
書e
d
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)
液体主主i
丑i
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JMediumE
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添田C
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告0
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l
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nG (1湾海製薬.東京)を 500μt、 2
0
0
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L
o
u
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s,MO) をお努語、 1
s
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o盟 y
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n {明治製薬、東京)を 250〆 添 加 し た 。 さ ら に FBS (
f
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lbovineserum,JRH
臨む田, L
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x
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, KS) をaMEM主
主
主
主i
こ総返して実験 i
こ問いた(以下、 αMEMと燃した))。
B
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PBS (Pho
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B
u
笠:
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1
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) :NaCl (
8g
)、KCI (
0
.
2討
、 N,
aP
O.‘ 12H
,
O (む哲 g
) 及tJ
浴1
,
PO
‘(0.2g) を lザヅトんの精製氷に溶かした。さらに 120.C、20分関オ…トクレーブ滅E
脅して
潟いた。
(
4
)T汽AP (
T
眠 r
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dp
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) 反応液
5
MXリン酸
-慕繁{ナフトー )vA
1m
g
) を N,
N-ジメチルホルムアミド (
1
5
0
"
.
.
1
')に溶かした。こ
溺石重量ナトリウムを含むな 1M
酢酸ナトリウム緩衝液 {
pH5
.
0,1
0
m
e
l を加え、さらに s
れに 50mM
禁 (
F
酪 t
r
e
dv
i
o
l
e
tLBs
a
1
t;
6m
g
) を加えて調製した。反応液は問時潟製した。
(5) 形成された破骨細胞の同定 (TRAP~書色法)
一72-
TRAP (
T
a
r
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a
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e
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ta
c
i
dp
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s
p
h
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t
a
s
e
) は破骨細胞に特徴的な酵素として知られており、乙
の酵素活性を利用して i
nv
i
v
oまたは i
nv
i
t
r
oにおいて形成された破骨細胞を特異的に染色するごとが
できるロ
培養系より培養液を吸引除去し、 10%ホルマリンを合む PBS
で細胞を 1
5
分間固定し、除去後さら
にエタノール/アセトン(1:1)で l分間再固定した。固定液を除去し風乾させた後、 TRAP
反
応液を加え、室温で 15-30
分間染色した。染色後、流水により染色液を除去し反応を停止した。
(
6
) マウス骨髄細胞
ddyおよびC3H/HeN、C3H/He
Jマウス(ら7
週齢,雄)を頚椎脱臼により屠殺し、 70%エタノール
で消毒した。大腿骨及び腔骨部分の皮膚を切開し、付着筋肉を剥離した。続いて座骨遠心部を切断
し、股関節を脱臼させて大腿骨及び腔骨を摘出した。これらの骨に付着していた筋肉を全て除去し、
膝蓋骨を脱臼させて下肢長骨(座骨,大腿骨)を得た。両骨端を少しずつ切り落とし、求心端から釘
付き 2
.
511leシリンジ (22GX1l/4,
TERUMO,東京)で 1
2
m
eの αMEM培地を吹き入れ、骨髄細胞を培
地中に押し出し、 1
511le
の遠沈管 (
C
o
r
n
i
n
gJ
n
c
o
r
p
o
r
a
t
e
d,NY) に回収した。乙の骨髄細胞含有の α
1,
0
0
0rpm、 5分間)し、沈殿物中の赤血球を 0.83%N H n
含有Tr
叶 HC
l緩衝
MEM培地を遠心分離 (
液 (pH7
.
5
) に懸濁することによりパーストさせた。再度遠心分離 (
1,
000rpm、 5分間)し、新鮮
な αMEM培地(約 1
01
l
l
e
) に懸濁した後、有核細胞数を算定した。この操作により、マウス 1匹か
個の細胞が得られた。これら一連の操作はクリーンベンチ内で行った。
ら約 5X10'
(
7
) マウス骨芽細胞
H
甫乳 1日齢の ddyマウス約 40匹を屠殺し、 70%エタノールにより消毒した。頭蓋骨皮膚を剥離し
た後、頭蓋骨を摘出し、 FBS
仕eeαMEM培地中で付着した筋肉及び血球を除去した。得られた頭
e
蓋骨を 5
01ll の遠沈管 (CorningJncorporated,NY) に回収し、酵素溶液 (0.1%コラゲナーゼ、 0.2%
ディスパーゼ IFB
S
f
r
e
eaM
EM) 1
01
l
l
e
を添加し、 3
7
'
Cの恒温槽で 5分間、 1
0
0m
i
n
"
iこて古辰とうさせた。
この細胞浮遊画分は捨て、新しい酵素溶液 1
0泌を添加して 3
7Cの恒温槽にて 1
0分間振とうさせた。
0
この操作を 4回繰り返し、それぞれの細胞浮遊液を回収した。回収した細胞浮遊液を遠心分離
(
1,
000rpm,1
0
分間)して細胞を回収し、 2
0
m
eの αMEM培地を含む培養ディッシュ(直径 100m m,
CorningI
n
c
o
r
p
o
r
a
t
e
d,NY) 中で 6日間培養した。培養後 PBS (pH7.4)で洗治し、 0.02%t
r
y
p
s
i
n
0
分間処理して細胞を回収した。得られた骨芽細胞は細胞凍結保存液セルバンカーに懸濁
EDTAで1
し(約 4X1
0
'c
e
l
l
s
lmUviall、8
0Cにて凍結保存した。
0
(
8
) ReverseT
r
a
n
s
c
r
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p
t
i
o
n
P
o
l
y
m
e
r
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eChainR
e
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n (RT-PCR)
TR
l
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lr
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t(
I
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c
h
n
o
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g
i
e
sJ
n
c
.,GrandI
s
l
a
n
d,NY) を問 L、
て
、 MMacおよび破骨細胞から
t
o
t
a
lRNAを抽出した。得られた RNA(3μg) より SUPERSC
R
lPTJ
IRNaseH-ReverseT
r
a
n
s
c
r
i
p
t
a
s
e
(
L
i
f
eT
e
c
h
n
o
l
o
g
i
e
sI
nc
.,GrandJ
s
l
a
n
d,NY) を用 L、
cDNAを合成した。 RANKL
およびa
c
t
i
n
特異的フ。ラ
f
xDNAp
o
l
y
m
e
r
a
s
e(
l
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f
eT
e
c
h
n
o
l
o
g
i
e
sJ
n
ι ,GrandJ
s
l
a
n
d,NY) を用い、得られた cDNAを
イマーと P
,
ηa
っju
鋳君~として PCR をおとなった。 PCRílを物を 2% アガロ}スゲ;l--で電気泳動し、 ヱチジウムブロ?イ
ドにより染色した。
RA.
"
<
K
L
p
r
加l
e
r
:
S
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n
s
e
:
c
c
a
g
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c
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c
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An
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紅 a
g
c
湖
底g
g
納底g
g
t
t
g
g
a
c
a
3
.絡 3
長
(
1
)
プ1)l--シウム総数による者遺骨綴砲の分化誘導
主義幾絞めカルシウム濃度会3者主管多額雪量分化 i
二与える影響について、マウス 0)1i!級車様立きと符ラ夢見渡胞の
災
孝
子F
惑を委主去を滋いてき金言ました (F
匁 4
)。遜常の培養液のカルシウふさ議後 (
1mM) では、すぬP
綴匁:
義務ぬe"みる道支f
誉総泌がほとんど形成されなかった。 しかし、 3mM以上 0);
き)l--シウム淡淡ぺきはさ童話Z
欽
ねa
¥
H
二量産寺李総ぬの斉手足誌が認められた (
F
i
g
.4
,
A B),一方、カルシウムと符じ 2f
機4オンであるMgH
i
こ
は
弘
主
.
1
'
t
議Q
H
語のうま化誘導活性は認められなかった (
F
i
g
.4
B
), このことから、カルシウムの車せ護l:i
こ
よ
って温度4
誉総胞の形成が滋導されることがあきらかとなった。
A
豆主主匝ヒ。﹄昌記目玉
百草 EU一
Z
300
一
一
0
一
一
C
冶2
ト
司
自
・
- Mg2+
2
0
0
j
/
♂
-
1
0
0
・
…
…
綱
日i
噛 婦 と 一 一 一ω ..........
o
1
0
CoO
<
.
:
e
叫惜舗 o
n
(刑制}
B
C謹2 (
1
0額損)
2
C
a
+(
0俗語)
令
F
i
g
.
4 感濃度のカルシウムによる破脅級憾の分化誘導
A,カルシウム濃度0, 1 , 3, 10mMの橋蓄を液中ですウスの jlf綴細胞と~~級胞を 68 潤共存培養した。培養後、
細胞を画定し、 T円AP染色をおこ耽った。 B,務〈染まった細胞がT内AP陽性細胞{硬骨細胞)である。
仏
ワ
4
aZ
(
2
) 細胞内カルシウム上昇剣による量産伶細胞の分化誘導
態度上昇 i
立、高額約内のカルシウムのよ昇を引き起こすことから、 A23187,
制服外のカルシウム i
CPAなどの締結内カルシウムよ夢'j.J穏を浴いて紛総内カルシウムと重要管級胞形成 (
1
)関係について主主詰ま
した (Fig.5). その結果、A2
3187およびCPA以後守李総ぬの分化を強力に誘導した b また、カルシウ
母
子 PKC (protein泌総seC) をPMAによって主義務j
約i
ニ
ムによって活性化される級殺内シグナル整E
滋
?
をf
とさせたときも号車管事録童話の分化会建議事された (
F
i
g
.5
l
o 以上の結果 i
之、豪語5
皇内カルシウムレベ
ルめ上雰が緩脅綴泡の分化を滋望事していることをぷ唆する。また、骨芽釘1
1
!
告脊夜下でのみとのよう
な作湾が認ぬられたことから{データ i
まぶしていな Lサ、これらのカルシウム上昇奔!のターグット i
立
、
傍要事綴胞であると予想された。
A
2
3
1
8
7
CPA
PMA
C
o
n
t
r
o
l
F
i
g
.
5 細胞内カルシウム上興期J
による破骨細胞の分化銭湯
共存精華襲 3悶悶のマウスの骨髄細胞と骨芽細胞をA2
3187(0.1μM),
CPA(10μM),
PMA (
0
.
1~ M)
の存殺下で i
5らに 3悶悶共存培議した。培養後、織胞を醗A:し、 T除AP染色をおこなった。赤〈染
まった級胞がT内AP陽性細胞{被骨細胞)である。
(
3
) 繁華菱液中の 1
3
JJ
!シウムおよびA23187が細胞内カルシウムレベJ
!
Jl
こ与える選手警警
到底般的カルシウふが絞孝子綴話題うま化誘導 i
二塁塁与していることを示唆す‘るま喜多裂にさまづき、管妻子綴砲に
おけるおi
般的カルシウムレベ ),,(1)変化を然析した (
F
i
g
.6
)。労苦李総泌を通話線内カルシウム指示薬で
1
0mM) のカルシウム浴?夜、またはA2
3187でさらに l
ある給油 3AMで後処殺した占ちと、総滋変 (
分総処理した。綿織的カルシウム淡授の上昇は、フローサイトメトリーによって検出した。その結
果、網漁内のカルシウムレベル!主主導濃度のカルシウム溶液やA23187の処耳震によって
過性に上昇し
g
.6
)
. これらの総書誌は、'除努説R
D
留において高波i
交のカルシウムやカルシウムよ界剤が突際に
た(Fi
細胞内カルシウムめよ界を引き紹ごしていることを意味する。
F
ワ4
ヘ
υ
﹄
oaEヨe=000﹀富田川o
E
A
“
。
ψF
。
幽
町
一
て
dAVO
zaE22=ωοω 之宮古庄
B
(
10m
M
)
F
l
u
o陪 scencei
n
t
e
n
s
i
t
y
「
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,
、
‘
‘
,
-
F
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A
2
3
1
8
7
F
l
u
o
陪s
cencei
n
t
e
n
s
i
t
y
F
i
g
.
6 高濃度の細胞外カルシウムおよびA23
1
8
7
処理による細胞内カルシウムレベルの変化
細胞内カルシウム指示薬 Fluo3-AMで前処理した骨芽細胞を高濃度のカルシウム (
1
0mM) (
A
)あ
0
.
1~ M) (
8
) で処理し、 1分後フローサイトメトリーによって細胞内カルシウム
るいはA23187(
レベルの変化を観察した。
(
4
) 骨芽細胞における RANKLmRNA
の発現
破骨細胞の分化誘導因子である RANKL
の発現をRf
-PCR
法で解析した (
F
i
g
.7
)。高濃度のカルシ
ウムで骨芽細胞を処理すると、 RANKLm
貯,Aの発現が上昇した (
Fig.7A)。同;様に、A23187,CPA
,
PMAも骨芽細胞における RANKLmRNA
の発現を誘導した (
F
i
g
.7B)。 これらの結果は細胞内カルシ
ウムレベルの上昇や PKCの活性化は破骨細胞分化誘導因子である RANKL
の発現を介して破骨細胞形
成を誘導していることを強く示唆する。
(
5
) カルシニューリン阻害剤による破骨細胞分化抑制
カルシウムシグナルに依存する経路としてカルシニューリン・カルモジュリン経路が知られてい
る
。 このシグナル伝達経路の阻害剤である FK5
06 (別名タクロリムス)およびサイクロスポリンAを
用いてカルシウムシグナルの下流へのカルシニコーリン経路の関与について検討した。 FK506およ
びサイクロスポリン Aで骨芽細胞を前処理し、高濃度のカルシウム溶液で処理すると、濃度に依存
して破骨細胞形成は抑制された (
F
i
g
.8
)。同様に、A2
3187,
CP
A,およびPMAによって誘導される破
-76ー
A
C
a2+
m
M
1
0
3
R
A
N
K
L
Actin
円N﹃
g重
DLZS
一
B-
B
R
A
N
K
L
陸軍軍:
:
3
1
:
:
:
'Actin
発現の誘導
F
i
g
.
7 細胞外カルシウム濃度および細胞内カルシウム上昇剤による骨芽細胞の RANKLmRNA
1
3mM) (
A
),
A23187 (0.1μM) ,CPA (10μM) ,PMA (
0
.
1~ M) (
8
)
骨芽細胞をカルシウム (
で 3時間処理し、 RNAを抽出した。 RANKLの発現レベルを RT-PCR法によって比較した。
A= 120
2
8
0
;
40
2
z
。。
1
3
1
0
FK506 (μM)
o
1
10
100
CyclosporinA (μM)
B
F
i
g
.
8 高濃度のカルシウムによって誘導される破骨細胞形成に対する FK506およびサイヲロスポリンAの作用
FK506 (
0
10~ M) ,サイヲロスポリン A (0-100μM) と10m Mのカルシウム存在下でマウスの骨
髄細胞と骨芽細胞を培養した。 6日後、細胞を固定し、 TRAP染色をおこない、 TRAP陽性多核細胞
の数を数えた (
A
)。赤く染まつっている細胞が TRAP陽性である (
8
)。
-77ー
骨細胞形成も FK5
06によって強く抑制された (
F
i
g
.9
)。
06はカルシ
さらに、骨芽細胞における RANKLmRNAの発現レベルについても検討した結果、 FK5
ウムシグナルによって誘導される RANKLmRNA発現レベルを強く押えた (
F
i
g
.1
0
)。以上の結果は、
カルシウム.PKCシグナルはカルシニューリン・カルモジュリン経路の活性化を介して RANKLの発
現を誘導しているごとを示唆する。
1
5
0
主1
0
0
、¥
C
/
J
(.)
z
(+)止︿巴 -F
=
=5
0
2
5
O
F
K
5
0
6
:一 十 一 十 一 十 一 十
A
2
3
1
8
7
C
P
A
C
a2+
P
M
A
(
1
0m
M
)
F
i
g
.
9 細胞内カルシウム上昇剤によって誘導される破骨細胞形成に対する FK506の作用
共存培養 3日目のマウスの骨髄細胞と骨芽車町包を FK506 (
1
0ドM) および細胞内カルシウム上昇剤
3187 (
0
.
1ぃ
M) ,
CPA (
1
0ぃ
M) ,
PMA (0.1μM)] の存在下でさらに 3日間培養した。培養後、
[A2
細胞を固定し、 TRAP染色をおこない、 TRAP陽性多椋細胞の教を教えた。
C
a2+
A
2
3
1
8
7l
o
n
o
m
y
c
i
n (
3
0m
M
)
F
K
5
0
6
:一十
十
P
M
A
十 一 十
柵 柵 蜘 州
IR
A
N
K
L
榊 川 棚 柵 酬 酬 明 一
A
c
t
i
n
│ 柵t
i
1
発現に対する FK506の作用
Fig.10 細胞内カルシウム上昇剤によって誘導される RANKLmRNA
骨芽細胞を FK506 (10ぃM)で 2時間前処理し、さらに細胞内カルシウム上昇剤 [A23187 (
0
.
1
μ
M) ,CPA (
1
0ぃ
M) ,PMA (
0
.
1ぃ
M)] または高濃度のカルシウム (
1
0mM) で 3時間処理した。
RNAを回収後、 RT-PCR
法によって RANKLmRNAの発現レベルを比較した。
の
δ
ゥ
,
a
4
.考 察
活性型ピタミン DやPT
廷などの骨 q
及奴図子と呼ばれる裂のぞ主体内綴,立、特芥細胞をゴ干しでも連常
こ緩'湾総B
認のうま化調節』こ
縦殺の分化を誘導することが知られている母しかしながら、どの総予が実際 i
関与しているのかほとんど明らかにされていない。差是キ;立、良誕生誌の後尊重~文 E喜子とは祭主主る機序で被管
綴胞の分化を調節する因子としてカルシウムを 5
急いだした。今翻訳〉紛多宝章議長震は、ま立与が章受初 i
二発見し
手
綴5
告の分化議室事冨子としてのカルシウムの幾重別去を支択すとともに、 ;
t
J
}
t
"シニューリンの関与を
た
接
支塁
d
新たに示唆した。方)t"シニューヲンはこれまで免疫喜務総の機幾多~;発において三重要害獲されていた図子で
ある。これはカルシニューヲンが免揺を議室事だけでなく、物f
{
;
滋i
こもさ書く総与する 5
震予であることを意
味する。
カ)t"シニューリンの滋性化には義援3
智内のカルシウムレぺんの上昇が必婆である。これに伴って、転
が渡りン重量化され、組1ff怒号変から名案内へ移行する。免疫邦最J
I
舜!として沼いられて Lミ
写ll'I子である NF-AT
るFK5061立、カルシニューすン (
J
)i
お
1
'
1化合閑談することが紛られている。
方
、 PKCが活'性化される
鯵君臨され、 NFATと長官会宇容を 1
隊員免して機能する。ザイクロスポワンAはこの
と
、 AP-1が新規に合成・ 4
司
ta
.
l1
9
9
2
]。翁キ i
立、カルシウムシグナルと同様に、 PKCの
複合体の核内への移行を阻殺する[Jぬne
の発現を誘導すること、そして、 F
K5
06がRANKL
の発現を抑制することを示したロこ
活性化も RANKL
:PKCの泌燃化の下流に、カルシニューリンの活性化が得殺すること
のごとは、カ )t〆シウムシグナ)t"i
を示唆するとともに、 RANKLの通遺伝子発臓がAP・ 1/NドAT~長合体によって転写制御されていることを
強く示唆する。
最近、骨髄縦胞に白楽する五度'
1
;
釧胞の自白庫区細胞においても破骨細胞への分化の過程でNF-ATが必須
であることが殺?きされた [
T
a
k
a
y
a
n
a
g
ie
ta
1
.2
0
0
2
]。今矧の我々の実験結果は、fJ鹿骨細胞の前駆細胞で
はなく、特努紛絡をます象としたものであるため刺殺は異なる。しかし、前駆細胞においてもす寺第縦胞
担分化において霊安な役割を担っているということは必然に興
においてもカルシニニぇーリンが後す誉総H
事毛深い。これまでの符綴撃護者主主主主義擦は絞1ll'紛胞の骨吸収機能を短害するものがまで、分化を限努する
06は現在免疫抑総売!として湾いられているが、絞後
ものはまだ言語発されていない俗したがって、 FK5
総立きのうま化部長率撃することによって 降級棄毒症を改号事する作用があるかもしれない。
4
総タトのカルシウム滋疫の上昇が被管綴5
きの分化を誘議事することを;示唆した紗
今磁の蓄えノをのま道線;立、議n
こ多額立量的カルシウムシグナル i
主
総1
泡タ争力)t"シウムの上昇だけでなく、下手孝によっ
しかしながち、…絞 i
ても引き怒とされ、 i
湾総の滋伝子多老若2
議室普通tなされることが知られている[Jo
r
g
e
n
s
e
ne
ta
1
.1
約 7L ま
主総立言内力)t"シウムレべんを上昇させることも級絞されてい
た、いくつかのサイトカインやホルモン i
る。さらに、殺事.
f
*
,
"s
告がメカニカルストレスを受けると、労苦手議s
s
告燃のギャッブジヤンクシヲンを介
]
o
r
g
e
n
s
ε
ne
ta
.
11
9
9
7
しこのように、管委F
綴lH程変〉議官絡的カルシ
してカルシウムシグナルが言霊祭される [
レが数多産される条件はいくつも想定することができる。終 i
こ骨苦手品f
f
i
n
設やf
波
う
勢
調U
f
s
設が平手ぞますぬ
ウムシグナ f
る符J
器禁をはカルシウムを多く含んでいることから、骨基質自身が破脅誕lI
s
訟の分化誘導 I
こi
義j
l:j.している
-79-
可能性もある。今後、カルシウムシグナルがどのような刺激によって引き起こされているのか判明す
れば、骨代謝におけるカルシウムの重要性と位置づけがより明確なものになるであろう。
5
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Comrrutment皿 ddi
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