Identification of mechano-memory for regulating promotion/suppression of osteoclast differentiation

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骨中力学的刺激伝達機構の研究は、力学的刺激応答性の明確な骨芽細胞を中心に発展しており、骨吸収を担う破骨細胞では、ほとんど検討されていない。特に、破骨細胞分化と力学的刺激について、その影響は刺激条件次第で正反対の結果（分化促進もしくは抑制）となる。これは、破骨細胞の力学的刺激応答性に力学的閾値(Mechano-threshold)が存在することを示す。本計画では、破骨細胞分化方向を決定する力学的閾値を仮定して、それを土台とする力学的刺激記憶機構（Mechano-memory：力学的刺激終了後、長期に渡り細胞内シグナル伝達機構が活性化され続ける）の同定と解明に挑む。本年度では、力学的閾値のスクリーニング結果に基づき、その再現性とシグナル伝達機構の重要分子について検討を進めた。長期間（7日間以上）の力学的刺激後にERK比率（リン酸化ERK/全ERK）が増加していることを背景として、グルタミン酸受容体（NMDA受容体）を標的分子の一つとして検討した。NMDA受容体のサブユニットのNR1が破骨細胞前駆細胞にて検出されて、免疫染色により、その局在を確認した。また、NMDA受容体の可逆的阻害薬を伸展刺激時に添加すると、長期伸展刺激後のERK比率増加が認められなかった。TRAP活性減少条件下（力学的閾値以上の伸展条件）において、NMDA受容体阻害薬を添加すると、力学的刺激による破骨細胞分化抑制効果が確認されなかった。これは、RAW細胞および骨髄由来細胞の破骨細胞を用いた検討においても、同様の結果が得られた。