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Activated FGFR3 suppresses bone regeneration and bone mineralization in an ovariectomized mouse model

川島, 至 名古屋大学

2023.09.07

概要

主論文の要旨

Activated FGFR3 suppresses bone regeneration and
bone mineralization in an ovariectomized mouse model
卵巣摘出後マウスにおいてFGFR3の恒常的活性化は
骨新生と骨石灰化能を低下させる

名古屋大学大学院医学系研究科
運動・形態外科学講座

整形外科学分野

（指導：今釜 史郎
川島 至

総合医学専攻

教授）

【緒言】
閉経後骨粗鬆症は骨折のリスクが高く、骨新生能も低下し骨折の治癒が遅延する。
中高年者の有病率が高いことから全世界で問題となっている。雌のマウスに対して卵
巣摘出術(ovariectomy：OVX)を施行することで閉経後骨粗鬆症マウスモデルを作成し、
骨石灰化能を定量できる。また、骨延長は創外固定器を用いて骨切り部を緩除に延長
することにより新生骨を誘導する手術手技であり新生骨量を評価することが可能であ
る。
Fibroblast growth factor receptor 3(FGFR3)は軟骨細胞に発現し軟骨内骨化を加速する
ことで若年期の骨新生量は増加するが、FGFR3 が亢進すると骨石灰化能は低下するこ
とが知られている。しかし、FGFR3 シグナルが閉経後において骨新生能と骨石灰化能
に及ぼす影響は解明されていない。本研究は、Col2a1 プロモーター下に FGFR3 の恒
常的活性型変異が導入されたマウス(Fgfr3 マウス)を使用して、OVX した骨延長マウ
スモデルを作成することにより、閉経後の骨新生能および骨石灰化能に対する FGFR3
シグナルの影響を検討することである。
【方法】
OVX または sham 手術を、8 週齢の雌の Fgfr3 マウスおよび野生型マウスに施行し
た(Fig. 1)。 OVX 手術の 8 週間後に Bone Mineral Density(BMD)をマイクロＣＴを用
いて測定した後、脛骨骨切りおよび創外固定器の設置手術をした。手術後 5 日間の待
機後、24 時間毎に 0.2mm の骨延長を 9 日間行った。延長部の仮骨の骨性架橋を軟性
X 線 を 用 い て 評 価 し た 。 ま た 骨 延 長 部 の 新 生 骨 量 は マ イ ク ロ Ｃ Ｔ を 用 い て Bone
volume(BV)、BV/Tissue volume(TV)を計測することで評価した。骨延長部の新生骨量
は、骨延長終了 7 日後に Villanueva Goldner(VG)染色を行い組織学的にも評価した。
また、骨延長部新生骨部の TRAP 染色を行い破骨細胞数の定量を行った。各群のマウ
スにおける血清カルシウム、リン、アルカリフォスファターゼ(ALP)、RANKL の測定
を行った。
OVX または sham 手術の 8 週間後の各マウスに由来する骨髄由来間葉系幹細胞(bone
marrow-derived stem cell：BMSC)の骨芽細胞分化能を ALP 染色で、また骨石灰化能を
アリザリンレッド染色で評価した後、これに FGFR3 シグナルのインヒビターである
メクロジンを投与して染色性を評価した。
【結果】
Fgfr3 マウスおよび野生型マウスの両群で OVX 後に体重が増加した。OVX 後に BMD
の減少を確認したが、 Fgfr3 マウスでは野生型マウスに比してさらに BMD は減少し
た(Fig. 2)。
Fgfr3 マウスおよび野生型マウスの両群で OVX により骨延長後の仮骨形成が有意に
減少し、骨延長部の新生骨量は Fgfr3 マウスで野生型マウスに比してさらに減少した
(Fig. 3)。

-1-

組織学的評価でも、両群で OVX により新生骨量は低下し、Fgfr3 マウスでさらに新
生骨量が低下した(Fig. 4)。また、野生型マウスでは OVX 後破骨細胞数は増加し、血
清 ALP 濃度と RANKL も増加した(Fig. 5)。
Fgfr3 マウスおよび野生型マウスの両群で OVX 後のマウス由来の BMSC では骨芽
細胞分化能と骨石灰化能はいずれも低下した(Fig. 6)。Fgfr3 マウスでは、野生型マウ
スに比してさらに骨芽細胞分化能と骨石灰化能の低下を認めた。 FGFR3 シグナルの
インヒビターであるメクロジンは、これらの骨石灰化能低下を劇的に改善させた。
【考察】
本研究では OVX 及び FGFR3 シグナルの活性化は骨密度を低下させることを示し
た。また、OVX 後のマウスでは骨延長後の骨新生能は低下し、FGFR3 シグナルの亢進
により骨新生能と骨密度はさらに低下した。これまでの報告と同様に、本研究におい
ても BMSC は OVX により骨芽細胞分化能と骨石灰化能のいずれも低下したが、FGFR3
シグナルが活性化するとさらに骨芽細胞分化能と骨石灰化能が低下した。
これまでの研究では 4 週齢のマウスにおいては FGFR3 シグナルが亢進すると骨新
生は促進することが報告されている。また、若年マウス由来の BMSC において FGFR3
シグナルが亢進すると骨芽細胞の分化は促進することが示されている。本研究では、
閉経後骨粗鬆症マウスモデル由来の BMSC において骨芽細胞分化能と骨石灰化能の
いずれも低下を認め骨延長部でも骨新生能と骨密度低下し、骨新生能に関しては若年
マウスを用いた場合と逆の結果になった。さらに、FGFR3 インヒビターであるメクロ
ジンにより骨石灰化能は改善したことから FGFR3 シグナルは閉経後骨粗鬆症の治療
ターゲットとなる可能性がある。
【結論】
FGFR3 シグナルの活性化は、閉経後骨粗鬆症マウスモデルにおける骨新生能および
骨石灰化能をさらに抑制する。FGFR3 シグナルは、閉経後骨粗鬆症患者の治療ターゲ
ットとなる可能性がある。

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参考文献

1. Kanis JA, Johnell O, Oden A, Johansson H, McCloskey E. FRAX and the assessment of fracture probability in men and women from the UK. Osteoporos Int.

2008;19:385–97. https://doi.org/10.1007/s00198-007-0543-5.

2. Li L, Wang Z. Ovarian aging and osteoporosis. Adv Exp Med Biol.

2018;1086:199–215. https://doi.org/10.1007/978-981-13-1117-8_13.

3. Wang L, Yu W, Yin X, Cui L, Tang S, Jiang N, Cui L, Zhao N, Lin Q, Chen L, Lin

H, Jin X, Dong Z, Ren Z, Hou Z, Zhang Y, Zhong J, Cai S, Liu Y, Meng R, Deng

Y, Ding X, Ma J, Xie Z, Shen L, Wu W, Zhang M, Ying Q, Zeng Y, Dong J, Cummings SR, Li Z, Xia W. Prevalence of osteoporosis and fracture in China: the

China osteoporosis prevalence study. JAMA Netw Open. 2021;4:e2121106.

https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2021.21106.

4. Gruber R, Koch H, Doll BA, Tegtmeier F, Einhorn TA, Hollinger JO. Fracture

healing in the elderly patient. Exp Gerontol. 2006;41:1080–93. https://doi.

org/10.1016/j.exger.2006.09.008.

5. Duque G, Huang DC, Dion N, Macoritto M, Rivas D, Li W, Yang XF, Li J, Lian

J, Marino FT, Barralet J, Lascau V, Deschênes C, Ste-Marie LG, Kremer R.

Interferon-γ plays a role in bone formation in vivo and rescues osteoporosis

in ovariectomized mice. J Bone Miner Res. 2011;26:1472–83. https://doi.

org/10.1002/jbmr.350.

6. Walsh WR, Sherman P, Howlett CR, Sonnabend DH, Ehrlich MG. Fracture

healing in a rat osteopenia model. Clin Orthop Relat Res. 1997;342:218–27.

https://doi.org/10.1097/00003086-199709000-00029.

7. Shi C, Wu J, Yan Q, Wang R, Miao D. Bone marrow ablation demonstrates that

estrogen plays an important role in osteogenesis and bone turnover via an

antioxidative mechanism. Bone. 2015;79:94–104. https://doi.org/10.1016/j.

bone.2015.05.034.

8. Meyer MH, Meyer RA Jr. Altered expression of mitochondrial genes in

response to fracture in old rats. Acta Orthop. 2006;77:944–51. https://doi.

org/10.1080/17453670610013277.

9. Tatehara S, Miyamoto Y, Takechi M, Momota Y, Yuasa T. Osteoporosis influences the early period of the healing after distraction osteogenesis in a

Kawashima et al. BMC Musculoskeletal Disorders

10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. (2023) 24:200

rat osteoporotic model. J Craniomaxillofac Surg. 2011;39:2–9. https://doi.

org/10.1016/j.jcms.2010.03.001.

Deng C, Wynshaw-Boris A, Zhou F, Kuo A, Leder P. Fibroblast growth factor

receptor 3 is a negative regulator of bone growth. Cell. 1996;84:911–21.

https://doi.org/10.1016/s0092-8674(00)81069-7.

Rousseau F, Bonaventure J, Legeai-Mallet L, Pelet A, Rozet JM, Maroteaux P,

Le Merrer M, Munnich A. Mutations in the gene encoding fibroblast growth

factor receptor-3 in achondroplasia. Nature. 1994;371:252–4. https://doi.

org/10.1038/371252a0.

Kim SJ, Pierce W, Sabharwal S. The etiology of short stature affects the clinical

outcome of lower limb lengthening using external fixation. A systematic

review of 18 trials involving 547 patients. Acta Orthop. 2014;85:181–6. https://

doi.org/10.3109/17453674.2014.899856.

Osawa Y, Matsushita M, Hasegawa S, Esaki R, Fujio M, Ohkawara B, Ishiguro N,

Ohno K, Kitoh H. Activated FGFR3 promotes bone formation via accelerating

endochondral ossification in mouse model of distraction osteogenesis. Bone.

2017;105:42–9. https://doi.org/10.1016/j.bone.2017.05.016.

Su N, Sun Q, Li C, Lu X, Qi H, Chen S, Yang J, Du X, Zhao L, He Q, Jin M, Shen

Y, Chen D, Chen L. Gain-of-function mutation in FGFR3 in mice leads to

decreased bone mass by affecting both osteoblastogenesis and osteoclastogenesis. Hum Mol Genet. 2010;19:1199–210. https://doi.org/10.1093/hmg/

ddp590.

Naski MC, Colvin JS, Coffin JD, Ornitz DM. Repression of hedgehog signaling

and BMP4 expression in growth plate cartilage by fibroblast growth factor

receptor 3. Development. 1998;125:4977–88. https://doi.org/10.1242/

dev.125.24.4977.

Fujio M, Yamamoto A, Ando Y, Shohara R, Kinoshita K, Kaneko T, Hibi H, Ueda

M. Stromal cell-derived factor-1 enhances distraction osteogenesis-mediated

skeletal tissue regeneration through the recruitment of endothelial precursors. Bone. 2011;49:693–700. https://doi.org/10.1016/j.bone.2011.06.024.

Gdalevitch M, Kasaai B, Alam N, Dohin B, Lauzier D, Hamdy RC. The effect of

heparan sulfate application on bone formation during distraction osteogenesis. PLoS ONE. 2013;8:e56790. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056790.

Troulis MJ, Coppe C, O’Neill MJ, Kaban LB. Ultrasound: assessment of

the distraction osteogenesis wound in patients undergoing mandibular

lengthening. J Oral Maxillofac Surg. 2003;61:1144–9. https://doi.org/10.1016/

s0278-2391(03)00672-4.

Mishima K, Kitoh H, Ohkawara B, Okuno T, Ito M, Masuda A, Ishiguro N, Ohno

K. Lansoprazole upregulates polyubiquitination of the TNF receptor-associated factor 6 and facilitates Runx2-mediated osteoblastogenesis. EBioMedicine. 2015;2:2046–61. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2015.11.024.

Perrien DS, Nicks KM, Liu L, Akel NS, Bacon AW, Skinner RA, Swain FL, Aronson

J, Suva LJ, Gaddy D. Inhibin a enhances bone formation during distraction osteogenesis. J Orthop Res. 2012;30:288–95. https://doi.org/10.1002/

jor.21501.

Stine KC, Wahl EC, Liu L, Skinner RA, Vanderschilden J, Bunn RC, Montgomery

CO, Suva LJ, Aronson J, Becton DL, Nicholas RW, Swearingen CJ, Lumpkin CK

Jr. Cisplatin inhibits bone healing during distraction osteogenesis. J Orthop

Res. 2014;32:464–70. https://doi.org/10.1002/jor.22527.

Ikuta K, Urakawa H, Kozawa E, Hamada S, Ota T, Kato R, Honda H, Kobayashi

T, Ishiguro N, Nishida Y. In vivo heat-stimulus-triggered osteogenesis. Int J

Hyperthermia. 2015;31:58–66. https://doi.org/10.3109/02656736.2014.98866

2.

Page 10 of 10

23. Akagi H, Ochi H, Soeta S, Kanno N, Yoshihara M, Okazaki K, Yogo T, Harada Y,

Amasaki H, Hara Y. A comparison of the process of remodeling of hydroxyapatite/Poly-D/L-lactide and beta-tricalcium phosphate in a loading site.

BioMed Res Int. 2015;730105. https://doi.org/10.1155/2015/730105.

24. Dempster DW, Compston JE, Drezner MK, Glorieux FH, Kanis JA, Malluche

H, Meunier PJ, Ott SM, Recker RR, Parfitt AM. Standardized nomenclature,

symbols, and units for bone histomorphometry: a 2012 update of the report

of the ASBMR histomorphometry nomenclature Committee. J Bone Miner

Res. 2013;28:2–17. https://doi.org/10.1002/jbmr.1805.

25. Matsushita M, Kitoh H, Ohkawara B, Mishima K, Kaneko H, Ito M, Masuda A,

Ishiguro N, Ohno K. Meclozine facilitates proliferation and differentiation

of chondrocytes by attenuating abnormally activated FGFR3 signaling in

achondroplasia. PLoS ONE. 2013;8:e81569. https://doi.org/10.1371/journal.

pone.0081569.

26. Matsushita M, Esaki R, Mishima K, Ishiguro N, Ohno K, Kitoh H. Clinical dosage of meclozine promotes longitudinal bone growth, bone volume, and

trabecular bone quality in transgenic mice with achondroplasia. Sci Rep.

2017;7:7371. https://doi.org/10.1038/s41598-017-07044-8.

27. Luo Z, Liu M, Sun L, Rui F. Icariin recovers the osteogenic differentiation and

bone formation of bone marrow stromal cells from a rat model of estrogen

deficiency-induced osteoporosis. Mol Med Rep. 2015;12:382–8. https://doi.

org/10.3892/mmr.2015.3369.

28. Biosse Duplan M, Dambroise E, Estibals V, Veziers J, Guicheux J, LegeaiMallet L. An FGFR3-activating mutation in immature murine osteoblasts

affects the appendicular and craniofacial skeleton. Dis Model Mech.

2021;14:dmm048272. https://doi.org/10.1242/dmm.048272.

29. Abzhanov A, Rodda SJ, McMahon AP, Tabin CJ. Regulation of skeletogenic differentiation in cranial dermal bone. Development. 2007;134:3133–44. https://

doi.org/10.1242/dev.002709.

30. Szabova L, Yamada SS, Wimer H, Chrysovergis K, Ingvarsen S, Behrendt

N, Engelholm LH, Holmbeck K. MT1-MMP and type II collagen specify

skeletal stem cells and their bone and cartilage progeny. J Bone Miner Res.

2009;24:1905–16. https://doi.org/10.1359/jbmr.090510.

31. Su N, Li X, Tang Y, Yang J, Wen X, Guo J, Tang J, Du X, Chen L. Deletion of

FGFR3 in osteoclast lineage cells results in increased bone mass in mice by

inhibiting osteoclastic bone resorption. J Bone Miner Res. 2016;31:1676–87.

https://doi.org/10.1002/jbmr.2839.

32. Wang LC, Takahashi I, Sasano Y, Sugawara J, Mitani H. Osteoclastogenic activity during mandibular distraction osteogenesis. J Dent Res. 2005;84:1010–5.

https://doi.org/10.1177/154405910508401108.

33. Guo J, Li W, Wu Y, Jing X, Huang J, Zhang J, Xiang W, Ren R, Lv Z, Xiao J, Guo F.

Meclizine prevents ovariectomy-induced bone loss and inhibits osteoclastogenesis partially by upregulating PXR. Front Pharmacol. 2017;8:693. https://

doi.org/10.3389/fphar.2017.00693.

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