新規遺伝子改変マウス作出による性ステロイドホルモンの骨組織分子基盤の解析

通过创建新的转基因小鼠来分析性类固醇激素的骨组织分子基础

• 批准号: 09J05730
• 负责人: 金藤 紫乃
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J05730/
• 关键词: 遺伝子改変動物; 性ホルモン受容体; 骨細胞; メカニカルストレス; 骨代謝; 性ステロイドホルモン受容体; エストロゲン受容体; 骨芽細胞

硬組織中に多数存在する骨細胞は、メカニカルストレス伝達やCa/P代謝に関与するタンパクの分泌などにより、骨代謝に深く関与していると考えられる。そこで本研究では、骨細胞でのエストロゲン作用を明らかにするために、Dmp1-CreマウスとERαfloxマウスの交配により骨細胞特異的ERα欠損マウス(Dmp1-ERαKO)を作出し解析した。前年度の結果より、Dmp1-ERαKOは対照群と比べ、骨形成低下による骨量低下が認められた。すなわち、エストロゲンが骨細胞のERαを介して、骨芽細胞数を正に制御している可能性が示唆された。そこで本年度はこのメカニズムを明らかにすべく、フローサイトメトリーによるDmp1-ERαKOの骨細胞の単離を試みた。骨細胞は硬組織に埋まっており単純な酵素処理のみでは単離が不可能であるため、まずフローサイトメトリーによりDmp1-GFPマウスから骨細胞を単離する方法を確立した。本単離法は、マーカー遺伝子の発現を確認した限りでは、酵素処理によるフラクションの分取に比べ、骨細胞が骨表面の骨芽細胞から純度の高く単離できることが確認された。系の確立後は、Dmp1-GFPマウスとDmp1-ERαKOや対照群を交配することにより、Dmp1-ERαKO・対照群の骨細胞を単離し、マイクロアレイによりそれらの遺伝子発現プロファイルを比較した。その結果、いくつかの標的遺伝子候補群を取得することに成功した。また、ERαは過剰荷重による骨量増加に関与することが報告されているため、メカニカルストレスに対する骨細胞のERαの機能を明らかにするために、尾部懸垂により4週間の非荷重実験を施行したところ、Dmp1-ERαKOの大腿骨骨幹部の骨量は、対照群の同部位と比較して有意に減少した。このことから、骨細胞のERαは非荷重状態においても骨量維持に寄与していることが示唆された。以上、本年度は骨細胞のERαの標的遺伝子候補群を取得することに成功した。また、非荷重状態においても骨細胞のERαが骨防御作用を担っていることを明らかにした。

人们认为，硬组织中的大量骨细胞与骨代谢深深涉及，例如通过与机械胁迫传播和CA/P代谢有关的蛋白质分泌。因此，在这项研究中，为了阐明雌激素对骨细胞的作用，生成了骨细胞特异性ERα缺陷小鼠（DMP1-ERαKO），并通过交配DMP1-CRE小鼠和ERαflox小鼠进行了分析。根据上一年的结果，与对照组相比，DMP1-ERαKO由于骨形成较低而显示出骨骼质量的减少。换句话说，据建议，雌激素可以通过骨细胞ERα积极调节成骨细胞的数量。因此，今年为了阐明这种机制，我们试图通过流式细胞仪分离DMP1-ERαKO的骨细胞。由于骨细胞被埋在硬组织中，无法使用简单的酶处理分离，因此首先通过流式细胞仪建立了一种从DMP1-GFP小鼠中分离骨细胞的方法。通过这种隔离方法，就标记基因的表达得到了证实，可以证实，可以从骨表面上的成骨细胞中分离出骨细胞，其纯度比通过酶处理获得的分数高。建立系统后，通过与DMP1-GFP小鼠与DMP1-ERαKO和对照组分离了DMP1-ERαKO和对照组的骨细胞，并通过微阵列比较其基因表达谱。结果，成功获得了几个候选靶基因。此外，由于据报道ERα因负荷过多而导致骨骼质量增加，以阐明ERα针对机械应力的骨细胞中的ERα的功能，因此使用尾悬浮液进行了为期4周的卸载实验，并且与对照组相比，DMP1-ERαKO的股骨骨架的骨骼质量显着降低。这表明骨细胞的ERα即使在卸载状态下也有助于维持骨骼质量。今年，我们成功地获得了骨细胞ERα的一组靶基因。还发现，即使在卸载状态下，骨细胞的ERα也负责骨防御。

项目成果

Minireview : osteoprotective action of estrogens is mediated by osteoclastic estrogen receptor-alpha.

小评论：雌激素的骨保护作用是由破骨细胞雌激素受体-α介导的。

• 发表时间: 2010
• 期刊: Mol.Endocrinol.
• 作者: Imai;Y.;Kondoh;S.;Kouzmenko;A.;Kato;S.
• 通讯作者: S.

骨芽細胞のER<を介したエストロゲンの骨量維持作用の解析

ER介导的雌激素对成骨细胞骨量维持作用分析

• 发表时间: 2010
• 作者: 金藤紫乃;今井祐記;高田伊知郎;松本高広;加藤茂明
• 通讯作者: 加藤茂明

Estrogen Receptor a (ERα) Expression in Osteocytes is Necessary to Maintain Normal Bone Mineral Density (BMD) and Reduce Bone Loss due to Unloading

骨细胞中雌激素受体 a (ERα) 的表达对于维持正常骨矿物质密度 (BMD) 和减少卸载引起的骨损失是必要的

• 发表时间: 2011
• 作者: Shino Kondoh;Yuuki Imai;Lynda F Bonewald;Shigeaki Kato
• 通讯作者: Shigeaki Kato

Mechanical induction of PGE2 in osteocytes blocks glucocorticoid-induced apoptosis through both the β-catenin and PKA pathways.

• DOI: 10.1002/jbmr.168
• 发表时间: 2010-12
• 期刊: JOURNAL OF BONE AND MINERAL RESEARCH
• 影响因子: 6.2
• 作者: Kitase, Yukiko;Barragan, Leonardo;Qing, Hai;Kondoh, Shino;Jiang, Jean X.;Johnson, Mark L.;Bonewald, Lynda F.
• 通讯作者: Bonewald, Lynda F.

Physiological Impact of Osteoblastic Androgen Receptor in Androgen Anabolic Action.

成骨细胞雄激素受体对雄激素合成代谢作用的生理影响。

• 发表时间: 2010
• 作者: Yuuki Imai;Shino Kondoh;Min Ni;Kazuki Inoue;Takahiro Matsumoto;Kunio Takaoka;Shigeyuki Wakitani;Myles Brown;Shigeaki Kato
• 通讯作者: Shigeaki Kato