筋由来エクソソームの骨修復・骨代謝への影響

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本研究は、筋と骨の連関におけるエクソソーム(exo)の関与に着目し、筋細胞由来exo(Myo-exo)の骨への作用について検討を進めてきた。これまでに、in vitroの実験系でMyo-exoが骨芽細胞分化促進、破骨細胞形成抑制に寄与することを明らかにした。さらに昨年度の検討で、大腿骨欠損モデルマウスを用いてMyo-exoの局所移植が、糖尿病で誘発される骨修復遅延を改善することが明らかとなった。本年度は、Myo-exoが骨修復・再生過程に作用するメカニズムの解明に取り組むとともに、骨粗鬆症に対するMyo-exoの全身投与の効果についても検討を行った。健常マウスおよび糖尿病モデルマウスの大腿骨に0.8mm径の欠損を作製し、生分解性ゼラチンシートにMyo-exoを含侵して局所移植した。移植4日後のマウス大腿骨欠損の組織切片を作製し、骨形成初期のマーカーであるOsterixについて免疫染色を行った。その結果、骨欠損部におけるOsterix陽性細胞数は糖尿病で有意に減少したが、Myo-exoの移植によって健常マウスと同等レベルまで有意に回復した。さらに、マウス間葉系ST2細胞を用いた検討で、AGE3や高グルコース条件で低下するOsterix発現がMyo-exo添加群では有意に改善した。したがって、Myo-exoは骨欠損部における骨芽細胞の動員や幹細胞からの分化促進によって骨修復改善に寄与したと推察される。また、骨粗鬆症に対するMyo-exoの作用について検討するため、両側卵巣を摘出した閉経後骨粗鬆症モデルマウスを作製した。各マウスに8週間にわたり週1回Myo-exoを全身(腹腔)投与を行い、脛骨・大腿骨における皮質骨密度、海綿骨密度を計測した結果、骨粗鬆症モデルマウスでは骨密度が有意に低下したが、Myo-exoの全身投与による骨密度への有意な作用は認められなかった。