Inhibition of abnormal calcification by augmented ENPP1 via Nrf2

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組織石灰化は健全な生体において厳密に制御されており、骨・歯などに限局されている。しかしながら軟組織の異所性石灰化、たとえば加齢に伴う大動脈石灰化などはQOLの著しい低下や致死的疾病状態など生体にとって有害である。抗酸化酵素発現マスターレギュレーターである転写因子Nrf2は骨芽細胞分化も抑制すると知られているが、Nrf2活性化と異所性石灰化の関連については未だ報告がない。石灰化抑制因子として知られるピロリン酸はENPP1によって産生され、異所性石灰化にENPP1機能低下が関与することが報告されている。我々は、in vitroにおいてNrf2活性化はENPP1発現を上昇させ、石灰化を抑制するデータを得ている。本研究課題では、Nrf2の活性化は石灰化抑制因子であるピロリン酸の産生酵素ENPP1発現を上昇させ異所性石灰化を抑制できると研究仮説を立て、その検証および分子生物学的制御機構についてin vitro、in vivo、ex vivo実験系を用いて解明することを目的として研究を行った。in vitro実験系において、骨芽細胞セルラインMC3T3-E1へのNrf2活性化剤はENPP1発現を増強させるデータが得られた。また石灰化培地で石灰化を促進させる場合にNrf2活性化剤を併用すると石灰化が抑制されること、および骨芽細胞分化が抑制されることが遺伝子レベルおよびアリザリンレッド染色で明らかとなった。また、in vivo実験系として、後縦靱帯骨化自然発症マウス（TTWマウス）飼育時にNrf2活性化剤を反復投与したところ、マイクロCT画像上で後縦靱帯の石灰化が阻止されることを明らかとした。以上から、Nrf2活性化はENPP1発現を上昇させ、局所におけるピロリン酸濃度を上昇させることで生体において異所性石灰化を阻止できる可能性が示唆された。