力学的刺激による骨内性ホルモン産生

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本研究では、骨内性ホルモン産生経路に着目し、力学的刺激による局所性ホルモン産生が骨量維持・改善に寄与するという仮説を検証することを目的とし、実験動物を用いて検討を行った。また力学的負荷刺激が軟骨細胞内性ホルモン産生経路を検討し、今後の研究のための予備検討として、骨分化モデルの確立を試みた。卵巣摘出メスラットに、2ヶ月間自発的ランニング運動を施した結果では、運動により脛骨における骨量減少が有意に抑制されたが、脛骨におけるテストステロン、エストロゲン、およびジヒドロテストステロン(DHT)におけるホルモン濃度およびテストステロンからヒドロテストステロンに変換に必要なSrd5alのタンパク発現には有意な差はみられなかった。2ヶ月齢のマウスに、除神経(力学的除負荷モデル)を2週間(3日、1週間、そして2週間後解剖)行った結果では、1週間および2週間の除神経マウスでは頸骨における有意な骨量減少は確認されたが、Srd5al mRNAの有意な変動は認められなかった。マウスの骨芽細胞(MC3T3-E1)を、Ascorbicacidとβ-glycerophosphateの添加の条件下で1ヶ月間培養した結果、試験開始2週間後から骨形成関連マーカーであるAlkaline Phosphatase activityが有意に増加し、3週間後にはそれらの値がピークに達することが確認された。また、マウスの軟骨細胞(ATDC5)を、Insulin添加の条件下で1ヶ月間培養した結果、試験開始1週間後から軟骨分化マーカーであるSulfated Glycosaminoglycansが有意に増加し、2週間後にはそれらの値がピークに達することが確認された。したがって、これらの骨分化モデルを用いて、長期間力学的刺激を負荷し、性ホルモン、性ホルモン合成関連酵素、および骨形成関連分子を測定可能と考えられた。一方,一過性の力学的刺激による軟骨分化関連遺伝子および性ホルモン関連合成酵素の発現を検討した結果では、軟骨細胞から作られるマトリックス関連遺伝子(Type 2 Collagen,Aggrecan)に有意な変化は認められず、性ホルモン関連合成酵素(Srd5al,Androgen receptor)においても有意な変化がみられなかった。以上から、本研究において、細胞への一過性の力学的負荷は骨内の性ホルモン合成酵素発現に影響しないと考えられた。また、in vivoにおける力学的除負荷による骨量減少には局所性ホルモン関連合成代謝は関連しない可能性が示唆された。本研究では今後長期間の力学負荷刺激と局所性ホルモン関連合成代謝との関係を明らかにするための初石になる研究であると考えている。