基質硬さを感知するイオンチャネルによる新たな骨形成機構

骨が力学的環境に呼応した形状と量へと変化することが古くから知られていることから、力学的な刺激により活性化するイオンチャネルであるtransient receptor potential-vanilloid 4 (TRPV4) が骨形成に与える影響を調べてきた。ヒトのTRPV4遺伝子変異は多様な骨形態異常を示す。本年度は、軟骨内骨化により形成される長管骨にTRPV4 が影響を与えるのか、また軟骨細胞から骨芽細胞への分化にどのような影響を与えているのかを明らかにすることを目的とした。実験には野生型マウスとTRPV4遺伝子欠失マウスを用い、免疫組織化学的手法およびマイクロCTによるX線撮影により解析を施した。8週齢雄マウスでは、野生型よりもTRPV4遺伝子欠失マウスで脛骨の長さは短かった。一方で、脛骨成長板の長さはTRPV4遺伝子欠失マウスで長かった。組織切片を用いて脛骨成長板軟骨を構成する細胞を休止層、増殖層、肥大層に分類し長軸方向の長さを解析すると、いずれの層もTRPV4遺伝子欠失マウスで長かった。骨芽細胞の分化マーカーとして知られるosterixやbeta-catenin、アルカリフォスファターゼの発現を野生型とTRPV4遺伝子欠失マウスで比較した。成長板軟骨および一次海綿骨におけるosterixやbeta-catenin、アルカリフォスファターゼは、いずれもTRPV4遺伝子欠失マウスでは野生型よりも広い範囲で強い発現が見られた。よって、TRPV4遺伝子欠失により軟骨細胞から骨芽細胞への分化が促進している可能性が示唆された。さらに、細胞生物学的に超解像顕微鏡にて比較すると、TRPV4は成長板軟骨において細胞骨格形成を調節することで、軟骨細胞の分化や骨形成に影響を及ぼしている可能性が考えられた。

骨が力学的環境に呼応した形状と量へと変化することが古くから知られていることから、力学的な刺激により活性化するイオンチャネルであるtransient receptor potential-vanilloid 4 (TRPV4) が骨形成に与える影響を調べてきた。ヒトのTRPV4遺伝子変異は多様な骨形態異常を示す。本年度は、軟骨内骨化により形成される長管骨にTRPV4 が影響を与えるのか、また軟骨細胞から骨芽細胞への分化にどのような影響を与えているのかを明らかにすることを目的とした。実験には野生型マウスとTRPV4遺伝子欠失マウスを用い、免疫組織化学的手法およびマイクロCTによるX線撮影により解析を施した。8週齢雄マウスでは、野生型よりもTRPV4遺伝子欠失マウスで脛骨の長さは短かった。一方で、脛骨成長板の長さはTRPV4遺伝子欠失マウスで長かった。組織切片を用いて脛骨成長板軟骨を構成する細胞を休止層、増殖層、肥大層に分類し長軸方向の長さを解析すると、いずれの層もTRPV4遺伝子欠失マウスで長かった。骨芽細胞の分化マーカーとして知られるosterixやbeta-catenin、アルカリフォスファターゼの発現を野生型とTRPV4遺伝子欠失マウスで比較した。成長板軟骨および一次海綿骨におけるosterixやbeta-catenin、アルカリフォスファターゼは、いずれもTRPV4遺伝子欠失マウスでは野生型よりも広い範囲で強い発現が見られた。よって、TRPV4遺伝子欠失により軟骨細胞から骨芽細胞への分化が促進している可能性が示唆された。さらに、細胞生物学的に超解像顕微鏡にて比較すると、TRPV4は成長板軟骨において細胞骨格形成を調節することで、軟骨細胞の分化や骨形成に影響を及ぼしている可能性が考えられた。