Mechanical stress response of senescent osteocytes: an intercellular communication between bone resident cells mediated by specific secreted factors.

衰老骨细胞的机械应激反应：由特定分泌因子介导的骨驻留细胞之间的细胞间通讯。

• 批准号: 22K09403
• 负责人: 上原 範久
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K09403/
• 关键词: osteocyte; senescence; osteoblast; mechanical stress; osteocytes; SASP; cell-cell communication

骨細胞は、力学的刺激に対する生化学的応答(メカノトランスダクション)として、液性因子の分泌を介して骨代謝や筋肉機能を調整する重要な役割を担っている。加齢に伴い、骨組織には老化した骨細胞が蓄積することが報告され、その特異的分泌因子(SASP因子)は骨量減少の要因の一つになっている。しかしながら、老化骨細胞が分泌する特異的SASP因子とそれら分泌因子を介した細胞間相互作用、ならびに老化骨細胞メカノトランスダクション機序について多くの疑問が残されている。当該年度は、老化骨細胞のメカニカルストレス応答における新規SASP因子の同定を行うために、マウス骨細胞株MLO-Y4に300 nMドキソルビシン処理を行い、細胞老化を誘導した。その結果、約７割の細胞でベータガラクトシダーゼおよびγH2AX 陽性が確認された。正常MLO-Y4細胞と老化MLO-Y4細胞は、それぞれロッキングシーソー上で機械的刺激（0.08 Pa）を与えた後、培養上清（conditioned medium; CM）を回収し、マウス骨髄間質細胞株ST2および骨格筋細胞株C2C12のin vitro分化実験系に用いて、その分化・機能に及ぼす影響を検討した。その結果、老化骨細胞由来CMは、正常骨細胞由来CM処理と比較して、ST2細胞の石灰化を顕著に抑制した。興味深いことに、機械的刺激を与えた老化骨細胞由来CMは、ST2細胞の石灰化抑制を改善することを見出した。すなわち、老化骨細胞より骨芽細胞石灰化を抑制する因子が含まれており、その因子の効果は、機械的刺激により減弱することが明らかとなった。

Bone cells play an important role in biochemical responses to mechanical stimuli and in the regulation of bone metabolism and muscle function through secretion of cytokines. The accumulation of osteocytes in aging bone tissue is reported as a key factor in bone mass reduction, and a specific secretory factor (SASP factor) is reported. The specific SASP factors secreted by aging osteocytes mediate cell-to-cell interactions, and there are many questions about the mechanism of aging osteocytes. When the aging osteocytes were treated with 300 nM SASP factor, the aging of osteocytes was induced. As a result, about 7 cells were identified as positive for γ H2AX. Normal MLO-Y4 cells and aging MLO-Y4 cells were treated with mechanical stimulation (0.08 Pa) and conditioned medium (CM) to investigate the effects of mechanical stimulation on differentiation, differentiation, function and cell cycle of ST2 and C2C12 cells. The results showed that aging osteocytes derived from CM and normal osteocytes derived from CM were inhibited by calcareous treatment of ST2 cells. The mechanism of aging bone cells is due to the improvement of calcification inhibition of CM and ST2 cells. It is clear that factors that inhibit the calcification of aging bone cells or bone bud cells are contained, and the effects of these factors are weakened by mechanical stimulation.