骨芽細胞と骨芽細胞の分化の調節メカニズム

骨は継続的に破壊され、改革され、生涯を通じて脊椎動物の一定の骨量とカルシウム恒常性を維持します。骨芽細胞と骨芽細胞は、それぞれ骨形成と吸収の原因となる特殊な細胞です。骨細胞生物学の最近の発展は、骨芽細胞と骨芽細胞の分化の調節メカニズムの概念を大きく変えました。骨形成タンパク質（BMP）は、骨芽細胞分化に重要な役割を果たします。SMADを介したシグナルの発見により、骨芽細胞の分化におけるBMPの正確な機能が明らかになりました。runx2-nullマウスとオステルクスヌルマウスの両方が骨組織も骨芽細胞も持っていないという事実によって示されるように、転写因子であるRunx2およびOsterixは、骨芽細胞分化を誘導するために不可欠な分子であることがわかりました。SMAD転写因子は、RUNX2を含む他の転写調節因子と相互作用することが示されています。また、NF-Kappabリガンド（RANKL） - ランク相互作用の受容体活性化因子の最近の発見は、骨芽細胞が破骨細胞の分化に重要な役割を果たすというよく知られた仮説を確認します。骨芽細胞は、膜関連因子としてRANKLを発現します。RANKLの受容体であるRANKを発現する破骨細胞前駆体は、細胞間相互作用を介してRANKLを認識し、破骨細胞に分化します。最近の研究では、リポ多糖および腫瘍壊死因子受容体アルファやインターロイキンIなどの炎症性サイトカインが、RANKL-RANK相互作用に関係なくメカニズムを介して破骨細胞の分化と機能を直接調節することが示されています。成長因子ベータのスーパーファミリーメンバーとインターフェロンガンマの形質転換は、骨形成形成における重要な調節因子であることが示されています。これらの発見は、骨芽細胞と骨芽細胞の分化の分子メカニズムを調査するための新しい領域を開きました。

Bone is continuously destroyed and reformed to maintain constant bone volume and calcium homeostasis in vertebrates throughout their lives. Osteoblasts and osteoclasts are specialized cells responsible for bone formation and resorption, respectively. Recent developments in bone cell biology have greatly changed our conceptions of the regulatory mechanisms of the differentiation of osteoblasts and osteoclasts. Bone morphogenetic proteins (BMPs) play critical roles in osteoblast differentiation. The discovery of Smad-mediated signals revealed the precise functions of BMPs in osteoblast differentiation. Transcription factors, Runx2 and Osterix, are found to be essential molecules for inducing osteoblast differentiation, as indicated by the fact that both Runx2-null mice and Osterix-null mice have neither bone tissue nor osteoblasts. Smad transcriptional factors are shown to interact with other transcription regulators, including Runx2. Also, the recent discovery of receptor activator of NF-kappaB ligand (RANKL)-RANK interaction confirms the well-known hypothesis that osteoblasts play an essential role in osteoclast differentiation. Osteoblasts express RANKL as a membrane-associated factor. Osteoclast precursors that express RANK, a receptor for RANKL, recognize RANKL through the cell-cell interaction and differentiate into osteoclasts. Recent studies have shown that lipopolysaccharide and inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor receptor-alpha and interleukin I directly regulate osteoclast differentiation and function through a mechanism independent of the RANKL-RANK interaction. Transforming growth factor-beta super family members and interferon-gamma are also shown to be important regulators in osteoclastogenesis. These findings have opened new areas for exploring the molecular mechanisms of osteoblast and osteoclast differentiation.