軟骨細胞と骨芽細胞の分化増殖に対するPTHRPとFGFの細胞生物学的作用

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平成10年度では、骨代謝および骨形態形成に重要な副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHRP)および線維芽細胞増殖因子(FGF)とそのレセプターに対する微細構造学的、分子細胞生物学的検索を行った。今回の研究成果では、PTH/PTHRPレセプター遺伝子には上流と下流のプロモーターが存在し骨・軟骨組織では下流のプロモーターが機能すること、さらには骨芽細胞の下流プロモーターは活性型ビタミンDにより抑制されるが、軟骨細胞では制御されないことを、in situ hybridizationやPTH/PTHRPレセプター抗体を用いた免疫組織化学、さらにはRT-PCRやWestern blottingを用いて明らかにした。また、PTH/PTHRPレセプターの132番目のプロリンがリジンに変異したレセプター遺伝子配列を明らかにし、それはPTH/PTHRPなどのリガンドが存在してもsignal transductionが伝わらないことを報告した。一方、FGFR3レセプターも重要な軟骨・骨の分化増殖因子であることから、FGFR3(-/-)/PTHRP(-/-)二重遺伝子欠損マウスを作製して、PTHRP(-/-)欠損マウスとFGFR3(-/-)欠損マウスとの組織学的異常を検索した。その結果、FGFR3(-/-)/PTHRP(-/-)マウスは、PTHRP(-/-)マウスと同様に軟骨細胞の増殖抑制を示していることから、軟骨の分化増殖に関してはFGFR3よりもPTHRPが機能的に上位であることが強く示唆された。さらに、骨組織におけるFGFの作用を明らかにするために、ラット骨髄内にbFGFを投与し、組織変化を経時的に観察したところ、すでに1日目でアルカリホスファターゼ活性を示す骨芽細胞系細胞の増殖とそれに付随した骨芽細胞への分化や骨形成が認められた。以上から、PTHRP,FGFおよびそれらのレセプターは軟骨・骨に重要な分化調節因子であることが明らかにされた。