Methionine enkephalinはnuclear factor of activated of T cells c1核内移行の阻害により圧縮力が誘導する骨細胞のアポトーシスを抑制する

概要

骨に負荷された機械的刺激は、骨吸収と骨形成による骨のリモデリングを促し、機械的刺激に対する骨の適応を誘導する。メカノセンサーとして機械的刺激を感知することが知られる骨細胞は、骨芽細胞と破骨細胞を制御することにより骨リモデリングの中心的役割を担っている。また、骨細胞は生きた状態でのみならず、アポトーシスを起こした状態となっても、骨吸収を誘導して、骨リモデリングを制御する。これまでに、マウス実験的歯の移動モデルにおける歯槽骨中の骨細胞や、ニワトリ頭蓋骨から単離して培養した骨細胞において、圧縮力によりアポトーシスが誘導され、さらにこれを connective tissue growth factor （CTGF）が誘導することが報告された。これらの知見は、骨細胞は圧縮力に対する応答としてアポトーシスを生じ、骨吸収を誘導することを示唆するが、その詳細な分子制御メカニズムは明らかではない。

近年、骨代謝制御に神経系が関わっていることが明らかとなってきた。内因性オピオイド Methionine enkephalin（MENK）は proenkephalin 遺伝子によってコードされ、主にδオピオイド受容体（delta opioid receptor, DOR）に結合する神経ペプチドである。MENK は骨芽細胞と間葉系幹細胞において発現し、骨芽細胞分化を抑制することが報告され、骨リモデリングにおける骨芽細胞分化を介した骨形成に及ぼす MENK の作用は明らかになってきたが、骨吸収における役割は不明である。一方、MENK は細胞種に応じてアポトーシスを正負両面で制御することが知られる。そこで本研究では、MENK が圧縮力による骨細胞のアポトーシスを制御することにより骨吸収に関与すると仮説を立て、CTGF および種々の細胞においてアポトーシスを誘導することが知られる nuclear factor of activated of T cells （NFAT）に着目し、MENKの機能と分子メカニズムの解析を行った。

マウスの頭頂骨に圧縮力を負荷したところ、骨細胞における MENK の発現は減少した。頭頂骨に CTGFの中和抗体を作用させることにより、圧縮力負荷による骨細胞における MENK の発現減少は阻害された。アポトーシスの解析の結果、TUNEL 染色陽性骨細胞は圧縮力負荷により増加したが、圧縮力負荷前の MENK の投与によりその増加が抑制された。圧縮力を負荷した骨細胞において、NFATc1 の核内移行が亢進した。圧縮力負荷前の NFAT 阻害剤 INCA-6 の投与により、圧縮力負荷により増加した TUNEL 染色陽性骨細胞は減少した。さらに、血清飢餓条件下のマウス骨細胞用細胞株 MLO-Y4 細胞において、アポトーシスマーカーの発現は有意に上昇したが、INCA-6 によりこれらの発現は濃度依存的な減少を示した。圧縮力を負荷した骨細胞において、NFATc1 の核内移行は圧縮力負荷前の MENK 投与により減少し、MENK は NFATc1 の核内移行を抑制した。また、MLO-Y4 細胞において、MENK 添加により Ca2+流入と calcineurinおよび calmodulin の遺伝子発現が低下した。

本研究により、骨細胞は MENK を発現する一方、圧縮力が負荷されると CTGF を介してその発現が抑制されることが明らかになった。また MENK は NFATc1 の核内移行を阻害することにより、圧縮力が促す骨細胞のアポトーシスを抑制することが示された。さらに MENK によるNFATc1 の核内移行制御機序として、骨細胞における Ca2+流入と calcineurin および calmodulin 発現の抑制が示唆された。圧縮力負荷による骨細胞のアポトーシスを MENK が抑制する機序が明らかとなり、MENK は機械的刺激が負荷された骨にお ける骨量の規定因子の一つであると考えられる。