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Histochemical assessment of accelerated bone remodeling and reduced mineralization in IL-6 deficient mice [an abstract of entire text]
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| Title: | Histochemical assessment of accelerated bone remodeling and reduced mineralization in IL-6 deficient mice [an abstract of entire text] |
| Other Titles: | IL-6欠損マウスにおける骨リモデリング促進と骨基質石灰化抑制の組織学的解析 [全文の要約] |
| Authors: | 森谷, 康人 Browse this author |
| Issue Date: | 25-Mar-2021 |
| Publisher: | Hokkaido University |
| Abstract: | Gp130ファミリーの1つであるIL-6は、全身の様々な組織や器官における機能調節に寄与している。骨組織では、IL-6は主に骨芽細胞系細胞に発現し、gp130シグナルを介して骨芽細胞と破骨細胞の両者に作用することが報告されている。しかしながら、これまでにIL-6の様々な骨代謝調節作用が報告されており、IL-6が破骨細胞形成および骨吸収を促進するという報告がある一方、骨芽細胞分化を抑制するという報告も存在し、IL-6が骨芽細胞や破骨細胞機能に与える影響の全貌は未だ明らかにされていない。そこで、本研究では、IL-6が骨芽細胞および破骨細胞に与える影響を明らかにする目的で、IL-6遺伝子欠損マウスの長管骨を組織化学的に検索した。生後8週齢のIL-6遺伝子欠損マウスおよび野生型マウスを、麻酔下にて4％パラホルムアルデヒド溶液固定し、大腿骨・脛骨を採取した。左大腿骨については、マイクロCTを用いて骨構造解析および骨密度測定を実施した後、EDTAを用いて脱灰し、通法にてパラフィン切片を作製した。これらの切片を用いて、HE染色、組織非特異型アルカリホスファターゼ（TNALPase）、sclerostin、cathepsin K、osteopontin、Ⅰ型コラーゲン、V-ATPase d3 subunit、PKR、RANK、RANKL、F4/80、CD206免疫組織化学、酒石酸抵抗性酸性フォスファターゼ（TRAP）酵素組織化学を行った。なお、大腿骨遠位端の成長板直下800×1000μmの領域において、TNALPase陽性骨芽細胞領域ならびにTRAP陽性破骨細胞数を計測し、t検定による統計解析を実施した。一方、左脛骨はEDTA脱灰後、また、右脛骨は未脱灰のまま、各々エポキシ樹脂に包埋した。未脱灰試料は準超薄切片によるvon Kossa染色に、脱灰試料は超薄切片による透過型電子顕微鏡解析に供した。右大腿骨からtotal RNAを抽出し、ｃDNAへの逆転写反応後、real-time PCR法を用いてRunx2,Osterix,Sost,Cathepsin K,Rankl,Rank,Opg,Cd11c,Cd206,Tnfα遺伝子の発現量を定量的に解析した。その結果、IL-6遺伝子欠損マウス大腿骨は、野生型マウスに比較して、骨量が有意に増加する一方、骨密度は有意に減少していた。また、vonKossa染色によって、IL-6遺伝子欠損マウスの骨幹端骨梁における未石灰化骨基質が増加していることが示された。各種免疫組織化学ならびにreal-time PCR解析から、IL-6遺伝子欠損マウスでは、野生型マウスと比較して、骨幹端におけるTNALPase陽性骨芽細胞領域が増加しており、骨芽細胞分化に必須の転写因子であるRunx2やOsterixの遺伝子発現が有意に上昇していた。一方で、骨芽細胞を抑制するsclerostinの免疫陽性骨細胞が増加しており、sclerostinをコードするSostの発現量はIL-6遺伝子欠損マウスで有意に上昇していた。IL-6遺伝子欠損マウスでTnfα遺伝子の発現が有意に上昇していたが、TNFαがsclerostin産生を促進する報告を考慮すると、IL-6が、直接Sost発現を調節する可能性およびTNFαを介する可能性が推測された。さらに、sclerostin変異が骨量増加ではなく骨硬化症を誘導するという報告があることから、IL-6欠損マウスにおけるSost発現の上昇は、骨芽細胞抑制よりも、むしろ、骨基質石灰化を抑制する可能性が推察された。次に、破骨細胞に関する検索を行ったところ、IL-6遺伝子欠損マウスの大腿骨では、TRAP陽性破骨細胞数が有意に増加するとともに、多数のosteopontin陽性セメントラインが認められたことから、活発な骨改造が推測された。cathepsin K陽性破骨細胞およびCathepsin K遺伝子発現は、いずれもIL-6遺伝子欠損マウスで増加する傾向を示したものの有意差は得られず、また、RankやOpg遺伝子発現も野生型マウスと比較して有意差を示さなかった。しかしながらIL-6遺伝子欠損マウスは、Rankl遺伝子発現を有意に上昇させており、IL-6遺伝子欠損マウスの骨芽細胞はRANKL強陽性を呈していた。このことから、IL-6欠損状態では、骨芽細胞におけるRankl発現上昇により破骨細胞形成が促進するとともに、骨芽細胞形成も促進されていることから、高骨代謝回転状態を呈することが強く示唆された。さらに、IL-6遺伝子欠損マウスでは、骨髄内に局在するF4/80陽性マクロファージの数に有意な変化は認められないものの、これらマクロファージが、野生型マウスに比べて、成長板軟骨と一次骨梁移行部(以下、骨・軟骨移行部)の領域に集積する傾向が認められた。また、IL-6遺伝子欠損マウスの骨・軟骨移行部に集積したマクロファージはCD206陽性を示しており、Cd206遺伝子の発現量も有意に増加していた。近年、M2マクロファージが、RANKL存在下で破骨細胞に分化するという報告がみられることから、IL-6遺伝子欠損マウスの骨・軟骨移行部では、CD206陽性M2マクロファージがRANKL陽性骨芽細胞と細胞間接触することにより、破骨細胞に分化する可能性が推測された。以上のことから、IL-6欠損状態では、骨芽細胞のRANKL発現上昇による破骨細胞の形成促進、特に、CD206陽性マクロファージからの破骨細胞への促進が推察され、高骨代謝回転を生ずるとともに骨基質石灰化が抑制されることが示唆された。 |
| Description: | この博士論文全文の閲覧方法については、以下のサイトをご参照ください。 |
| Description URI: | https://www.lib.hokudai.ac.jp/dissertations/copy-guides/ |
| Conffering University: | 北海道大学 |
| Degree Report Number: | 甲第14539号 |
| Degree Level: | 博士 |
| Degree Discipline: | 歯学 |
| Examination Committee Members: | (主査) 教授 網塚 憲生, 教授 田村 正人, 教授 飯村 忠浩 |
| Degree Affiliation: | 歯学研究科（口腔医学専攻） |
| Type: | theses (doctoral - abstract of entire text) |
| URI: | http://hdl.handle.net/2115/81286 |
| Appears in Collections: | 課程博士 (Doctorate by way of Advanced Course) > 歯学院(Graduate School of Dental Medicine)
学位論文 (Theses) > 博士 （歯学）
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