| TNFRSF11B | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 識別子 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| エイリアス | TNFRSF11B、OCIF、OPG、PDB5、TR1、腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーメンバー11b、TNF受容体スーパーファミリーメンバー11b | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外部ID | オミム:602643; MGI : 109587;ホモロジーン: 1912;ジーンカード:TNFRSF11B; OMA :TNFRSF11B - オルソログ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| ウィキデータ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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オステオプロテゲリン( OPG ) は、破骨細胞形成阻害因子( OCIF ) または腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーメンバー 11B ( TNFRSF11B )としても知られ、TNFRSF11B遺伝子によってコードされる腫瘍壊死因子(TNF) 受容体スーパーファミリーのサイトカイン受容体です。
OPGは、骨密度の調節に役割を果たす新しい分泌型TNFR関連タンパク質として最初に発見され、その後、核因子κB受容体活性化因子リガンド(RANKL )のデコイ受容体としての役割を果たすことが発見されました。[5] OPGはTNF関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)にも結合し、腫瘍細胞を含む特定の細胞のTRAIL誘導アポトーシスを阻害します。[6]他のOPGリガンドには、シンデカン-1、グリコサミノグリカン、フォン・ヴィレブランド因子、および第VIII因子-フォン・ヴィレブランド因子複合体があります。[7]
OPGは腫瘍の成長と転移、[6]心臓病、[8] [9] [10]免疫系の発達とシグナル伝達、[7]精神衛生、[11]糖尿病、[12]妊娠中毒症[13]および骨粗鬆症の予防に関与していることが判明しています。[14]
生化学
OPGは主に骨の骨芽細胞系細胞、消化管、肺、乳房、皮膚の上皮細胞、[7] [15]血管内皮細胞、[16]および免疫系のB細胞と樹状細胞によって発現されています。[16]
OPGは可溶性糖タンパク質で、60kDaのモノマーまたはジスルフィド結合でつながった120kDaのダイマーとして存在します。[17] OPGのダイマー化はRANK-RANKL阻害に必要であり、ダイマー化によりOPGのRANKLに対する親和性が高まるためです(モノマーのK D 3μMからダイマーのK D 10nMに)。 [17]モノマーとしてのOPGはRANKLに対する親和性が不十分で、RANKと競合してRANK-RANKL相互作用を効果的に抑制することはできません。
OPGタンパク質は380個のアミノ酸から構成され、7つの機能ドメインを形成しています。[7]ドメイン1-4はシステインに富んだN末端ドメインで、結合時にRANKLと相互作用します。[17]ドメイン5-6はOPGの二量体化に寄与するデスドメインです。[17]ドメイン7はシステイン(Cys-400)で終わるC末端ヘパリン結合ドメインで、これもOPGの二量体化に重要な役割を果たします。[17] [7]
OPG の発現は、IL-1β、[18] [19] 1α,25(OH) 2 D 3、[18] Wnt16、Wnt4、Wnt3a を介した Wnt/β-カテニンシグナル伝達[20] TNFα [6]およびエストロゲンによってアップレギュレーションされる。 [21] OPG の発現は、OPG 遺伝子のプロモーター領域にあるエストロゲン受容体 α (ER-α) [21]および TCF [22]の DNA 結合部位を介して転写的にアップレギュレーションされることもある。OPG のダウンレギュレーションは、TGF-β1 [18] PTH [23]および OPG 遺伝子の CpG アイランドの DNA メチル化によって影響を受けることがある。 [24]
エストロゲンとOPGの調節
骨芽細胞系細胞におけるOPG発現は、エストラジオール(E2)などのエストロゲンによって高度に制御されている。 [21] [25] E2は、骨芽細胞系細胞表面のエストロゲン受容体(主にER-α)に結合することにより、OPG発現を転写的に制御する。 [21] E2-ERα複合体はその後、細胞核に移行し、OPG遺伝子のプロモーター領域にあるエストロゲン応答要素に結合して、OPG mRNA転写をアップレギュレーションする。[21]
エストロゲンは、マイクロRNA(miRNA)miR-145の抑制を通じて、転写後にOPGタンパク質の発現を調節することもできます。 [26] miR-145は、OPG mRNA転写物の3'UTRのmiRNA結合部位に結合し、OPGタンパク質の翻訳を抑制します。[26]エストロゲンは細胞表面のER-β受容体に結合して、miR-145を含む多くのmiRNAを抑制し、[27] OPG mRNAの翻訳阻害をブロックします。[28]
エストロゲンは、骨芽細胞系細胞におけるOPG発現の上方制御を通じて破骨細胞形成を抑制します。 [25]テストステロンやDHTなどのアンドロゲンも破骨細胞形成を阻害しますが、アンドロゲンは破骨細胞前駆細胞上のアンドロゲン受容体を介して直接作用し、骨芽細胞におけるOPG発現には影響しません。[25]さらに、テストステロンをエストロゲンに変換するアロマターゼ酵素がない場合、テストステロンとDHTはOPG mRNA発現を下方制御します。[29] [30]
関数
OPGはRANK/RANKL/OPG軸におけるRANKLのデコイ受容体として骨代謝に重要な役割を果たし、破骨細胞形成と骨吸収を阻害します。[5] OPGはまた、腫瘍、感染細胞、変異細胞でアポトーシスを誘導するTNF関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)に結合して阻害することも示されています。[10]
骨代謝
RANK/RANKL/OPG軸は、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成の共生関係を維持する上で重要な経路です。[31] RANKLは骨芽細胞系細胞から放出され、破骨細胞前駆細胞の表面にある受容体RANKに結合します。[32] RANK-RANKL結合により核因子κB(NF-κB)経路が活性化され、転写因子活性化T細胞核因子細胞質1(NFATc1)の上方制御がもたらされます。 [33] NFATc1は、破骨細胞前駆細胞から成熟した破骨細胞への分化(破骨細胞形成)中に必須のサイトカインの発現を制御するマスター因子です。[34]成熟した破骨細胞はタイトジャンクションを介して骨に結合し、消化酵素を放出して古い骨を吸収します。[32]骨が吸収されると、コラーゲンとミネラルが局所微小環境に放出され、骨芽細胞が新しい骨を形成するために必要な空間とミネラルの両方が作られます。[31] RANKLのデコイ受容体として、OPGはRANK-RANKL相互作用を阻害し、破骨細胞形成と骨吸収を抑制します。[32]
OPGは、破骨細胞前駆細胞における破骨細胞形成のもう一つの調節因子であるTRAILのデコイ受容体でもあり[35]、成熟した破骨細胞死のオートクリンシグナルでもあります。[36] TRAILは、破骨細胞前駆細胞表面の特定のTRAIL受容体に結合し、 TRAF6シグナル伝達を誘導し、NF-κBシグナル伝達を活性化し、NFATc1発現をアップレギュレーションすることで、破骨細胞形成を誘導します。[36]破骨細胞形成中、細胞表面のさまざまなTRAIL受容体が変化し、成熟した破骨細胞で発現するアポトーシス誘導TRAIL受容体が増加します。[37] RANKLとTRAILの両方のデコイ受容体として、OPGは同時に破骨細胞形成を抑制すると同時に、成熟した破骨細胞のTRAIL誘導性細胞死を阻害します。 OPGはRANKLとTRAILに対して同等に高い親和性を示し[38]、破骨細胞形成の阻害と破骨細胞アポトーシスの阻害に同等の効果があることを示唆している。
病気
萎縮性癒合不全骨幹部骨折
萎縮性非癒合骨折患者では血清 OPG 値が高いにもかかわらず、骨代謝は正常に安定しているようです。治癒した対照群と治癒中の対照群と比較して、患者の血清 OPG のみが有意に高かった (49)。
骨粗鬆症
骨粗鬆症は骨形成に比べて骨吸収の速度が速いことによって引き起こされる骨関連疾患です。[39]吸収速度の上昇は、破骨細胞形成の増加によって引き起こされることが多く、過度の骨量減少や骨密度の低下などの骨減少症の症状を引き起こします。[39]
閉経後の女性では、ホルモンを放出する卵胞の減少に伴うエストロゲンレベルの低下により、骨粗鬆症が引き起こされることが多い。[40]エストロゲンレベルの低下は、OPG発現のダウンレギュレーションとRANKL阻害の低下をもたらす。そのため、RANKLはRANKに容易に結合し、骨粗鬆症で見られる破骨細胞形成と骨吸収の増加を引き起こす。[21] [26]エストロゲンの減少は、卵巣摘出、卵巣不全、食欲不振、高プロラクチン血症などの他の病態でも見られる骨粗鬆症の一般的な原因である。[41]
エストロゲンレベルの低下により骨芽細胞のアポトーシス率が上昇するため、加速した骨吸収を補うために骨芽細胞の骨合成は増加しません。[42]骨形成と比較して骨吸収率が高いため、骨粗鬆症患者の多孔性が増加し、骨密度が低下します。
癌
腫瘍内皮細胞は、正常内皮細胞と比較して、より高いレベルのOPGを発現することがわかっています。[6]腫瘍細胞と接触すると、内皮細胞はインテグリンαvβ3の結合とNF-κBシグナル伝達の刺激に反応して、より高いレベルのOPGを発現します。 [6]
OPGの発現は腫瘍の血管新生を促進し、TRAIL誘導性アポトーシスを阻害することで腫瘍の増殖と生存を促進することが分かっている。[6]
OPGは、腫瘍の血管新生に関与する多くの血管新生促進因子の1つとして特定されています。[6]腫瘍血管新生は、腫瘍に栄養を供給し、転移細胞が血流に入ることを可能にするため、腫瘍の成長と移動に必要です。[6] TRAILのデコイ受容体として、OPGはTRAIL誘導性腫瘍細胞のアポトーシスを阻害することで腫瘍細胞の生存を促進します。[6]
骨転移
骨は、乳がん、前立腺がん、肺がんなどのがんの転移の一般的な部位です。[43]骨溶解性骨転移では、腫瘍細胞が骨に移動し、副甲状腺ホルモン関連タンパク質(PTHrP)、IL-8、PGE2などのサイトカインを放出します。[44]これらのサイトカインは骨芽細胞に作用してRANKLを増加させ、OPG発現を減少させ、過剰な骨吸収を引き起こします。[44]吸収中、破骨細胞は石灰化した骨マトリックスから成長因子やカルシウムなどの栄養素を放出し、腫瘍細胞の増殖と生存に好ましい環境を作り出します。[43]
骨転移のほとんどは骨溶解性病変を引き起こしますが、前立腺がんは過剰な骨形成と高い骨密度を特徴とする骨芽細胞性病変を引き起こします。[44]前立腺がんは、インスリン様成長因子(IGF)、エンドセリン-1、骨形成タンパク質(BMP)、スクレロスチン、Wntタンパク質などのサイトカインを放出し、局所骨に作用して骨芽細胞の増殖と活性を高めます。[44] Wntタンパク質はまた、骨芽細胞に作用してβ-カテニンシグナル伝達を介してOPG発現をアップレギュレーションし、破骨細胞による骨吸収を抑制します。[44]
多発性骨髄腫
多発性骨髄腫は、骨髄内の骨髄腫細胞と呼ばれる悪性形質細胞が関与する癌の一種です。[45]多発性骨髄腫は、骨髄中の通常高いレベルのOPGが減少し、その結果として破骨細胞の吸収が増加するため、溶骨性骨病変に関連しています。[16]多発性骨髄腫におけるOPGの減少は、構成的OPG転写とOPG誘導性サイトカインTGF-β [16]およびWntの両方の抑制によって引き起こされます。[45]さらに、骨髄におけるOPGの効力は、多発性骨髄腫ではシンデカン-1への過剰な結合によって妨げられます。[16] OPGは、正常および多発性骨髄腫の形質細胞の表面でシンデカン-1に結合し、内部化されて分解されます。[46] [47]しかし、増殖する骨髄腫細胞が多すぎると、シンデカン-1によるOPGの過剰な結合と阻害が起こります。[47]同時に、多発性骨髄腫は、破骨細胞形成誘導因子の異常に高いレベルと関連している。[16] OPG転写の減少とOPGタンパク質分解の増加が破骨細胞形成の増加と相まって、多発性骨髄腫の特徴である骨溶解性病変を引き起こす。
耳硬化症
耳硬化症は中耳の疾患で、アブミ骨の足板における異常な骨の成長が特徴で、アブミ骨の可動性に影響を及ぼし、進行性の難聴を引き起こします。OPG遺伝子多型c.9C>Gおよびc.30+15C>は、インド人とチュニジア人の集団においてOTSCとの遺伝的関連性を示しています。いくつかの報告では、耳硬化組織におけるOPG発現の有意な減少または消失が示されており、これが疾患発現中の異常な骨リモデリングの原因因子である可能性があります。[48]
若年性パジェット病
これはこの遺伝子の変異に関連するまれな常染色体劣性疾患である。[49]
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