脊椎動物の進化における骨格形成の変遷を解析するための基盤研究

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本研究では種々の魚類、両生類、爬虫類、哺乳類の骨格を解析することにより、"軟骨内骨化部は脊椎動物が上陸して獲得したカルシウム貯蔵庫である"という我々の仮説を検証し、脊椎動物の進化における骨格形成の変遷に関する研究の端緒を開くことを目的とした。本研究の推進により以下の結果を得た。1.カエルの後鰓体(カルシトニンを分泌する器官)を除去すると傍脊椎石灰嚢(脊椎周囲にみられる炭酸カルシゥムからなる石灰化物で骨とは異なるカエル特有の骨組織)の石灰化物が急激に減少することが知られている。もし、カエルの骨組織がカルシウムの貯蔵庫として機能しているのならば、後鰓体除去により骨組織の吸収像が碓認できるという仮説のもとで、トノサマガエルの後鰓体を除去し、その後の骨組織の吸収像を走査電子顕微鏡により解析した。その結果、後鰓体除去を行なったカエルの大腿骨表面における吸収窩は偽手術を行なったカエルと有意な変化が認められなかった。また、後鰓体除去を行なったカエルにカルシトニンを投与して場合の吸収窩も偽手術を行なったカエルと有意な差が認められなかったこれらの結果より、カエルの骨組織はカルシウムの貯蔵庫として機能していないことが示唆された。2.哺乳類の骨組織がカルシウムの貯蔵庫として機能しているのかを確認するために、8週齢ラットを正常食または低カルシム食で飼育し、マイクロCTで骨組織の動態を解析した。その結果、低カルシム食で飼育3日目のラット大腿骨の軟骨内骨化部の骨量は正常食飼育ラットに比べて有意に低下していることが明らかとなった。この結果は、哺乳類で軟骨内骨化部がカルシウムの貯蔵庫として機能していることを示している。以上の結果より、カエルの骨組織はカルシウム貯蔵庫としては重要機能を担っていないが、哺乳類の骨組織、特に軟骨内骨化部はカルシウム貯蔵庫として重要な機能を担っていると考えられた。