Exploration of vitamin D metabolites involved in the maintenance of bone metabolic balance

哺乳類の骨密度は「破骨細胞による骨破壊」と「骨芽細胞による骨形成」からなる骨代謝バランスにより厳密に制御されている。ヒトの場合、骨代謝のバランスはビタミンD (以下VD)やビタミンKなどの栄養素、また運動等による骨への力学負荷 (運動負荷)により調節される。特に力学負荷が減弱すると、骨破壊 (骨量の減少)が異常に亢進することで骨代謝バランスが破綻し、廃用性骨粗鬆症になる。本疾患は、入院や加齢等で寝たきり状態の継続、また宇宙滞在時の微小重力環境により引き起こされ、現代の高齢化社会の喫緊の課題である。これまで本疾患に関し、実験室レベルで検証可能な力学負荷の加重による骨代謝機構が精力的に研究されている。一方、力学負荷の減弱で亢進する骨破壊機構は依然不明である。本研究では、一部の哺乳動物が冬眠環境等で力学負荷が減弱した状態で廃用性骨粗鬆症が観察されないことに着目し、当該動物の活動期と冬眠期での血中における、骨代謝に重要なVD代謝物群の各濃度を調べることで、廃用性骨粗鬆症の亢進を阻害する鍵化合物をVD代謝物群の中から同定することを目的とした。血中からVD代謝物群の各濃度を測定するためには、LC-MS/MS法を用いるが、これらの濃度を正確に測定するためには、各VD代謝物の重水素標識化された誘導体が必要になる。そこで本研究では、重水素化標識VD代謝物の合成法を開発することとした。また合成した標識代謝物類を用い、冬眠動物の活動期と冬眠期の血清サンプルからVD代謝物群の濃度を比較することで、VD鍵代謝物を同定し、本化合物の破骨細胞への分化抑制を指標とした生物活性評価を計画した。本年度は、VD骨格中に複数の重水素が導入されたVD誘導体の一般合成手法を開発した。

哺乳類の骨密度は「破骨細胞による骨破壊」と「骨芽細胞による骨形成」からなる骨代謝バランスにより厳密に制御されている。ヒトの場合、骨代謝のバランスはビタミンD (以下VD)やビタミンKなどの栄養素、また運動等による骨への力学負荷 (運動負荷)により調節される。特に力学負荷が減弱すると、骨破壊 (骨量の減少)が異常に亢進することで骨代謝バランスが破綻し、廃用性骨粗鬆症になる。本疾患は、入院や加齢等で寝たきり状態の継続、また宇宙滞在時の微小重力環境により引き起こされ、現代の高齢化社会の喫緊の課題である。これまで本疾患に関し、実験室レベルで検証可能な力学負荷の加重による骨代謝機構が精力的に研究されている。一方、力学負荷の減弱で亢進する骨破壊機構は依然不明である。本研究では、一部の哺乳動物が冬眠環境等で力学負荷が減弱した状態で廃用性骨粗鬆症が観察されないことに着目し、当該動物の活動期と冬眠期での血中における、骨代謝に重要なVD代謝物群の各濃度を調べることで、廃用性骨粗鬆症の亢進を阻害する鍵化合物をVD代謝物群の中から同定することを目的とした。血中からVD代謝物群の各濃度を測定するためには、LC-MS/MS法を用いるが、これらの濃度を正確に測定するためには、各VD代謝物の重水素標識化された誘導体が必要になる。そこで本研究では、重水素化標識VD代謝物の合成法を開発することとした。また合成した標識代謝物類を用い、冬眠動物の活動期と冬眠期の血清サンプルからVD代謝物群の濃度を比較することで、VD鍵代謝物を同定し、本化合物の破骨細胞への分化抑制を指標とした生物活性評価を計画した。本年度は、VD骨格中に複数の重水素が導入されたVD誘導体の一般合成手法を開発した。