Research Abstract
国際宇宙ステーションで飼育されたメダカでは微小重力環境により破骨細胞の活性が促進されている
Microgravity promotes osteoclast activity in medaka fish reared at the international space station
2015年9月21日 Scientific Reports 5 : 14172 doi: 10.1038/srep14172
宇宙飛行の間に宇宙飛行士の骨密度（BMD）は低下するが、特に体重を支える部位の骨での低下が大きい。これは破骨細胞が重力の変化による影響を受けたためだと考えられる。しかし、これに関与する分子機構は解明されていない。今回我々は、56日間国際宇宙ステーションで飼育されたTRAP-GFP/Osterix-DsRedダブルトランスジェニックメダカでは、咽頭骨・咽頭歯領域の骨密度の低下と破骨細胞の活性化が引き起こされていることを明らかにした。さらに、電子顕微鏡による観察から破骨細胞のミトコンドリアの真円率が低下していることが分かった。全トランスクリプトーム解析から、宇宙飛行メダカ群でfkbp5およびddit4の遺伝子の発現が強力に上昇していることが分かった。このようなメダカでは異常行動が撮影されており、また、飼育期間の後期に動かなくなる傾向があったことは興味深い。これらの結果は、微小重力環境下での力学的負荷の変化による、破骨細胞の活性化を伴った生理的機能障害を明らかにしている。
Masahiro Chatani, Akiko Mantoku, Kazuhiro Takeyama, Dawud Abduweli, Yasutaka Sugamori, Kazuhiro Aoki, Keiichi Ohya, Hiromi Suzuki, Satoko Uchida, Toru Sakimura, Yasushi Kono, Fumiaki Tanigaki, Masaki Shirakawa, Yoshiro Takano & Akira Kudo
Corresponding Author
The bone mineral density (BMD) of astronauts decreases specifically in the weight-bearing sites during spaceflight. It seems that osteoclasts would be affected by a change in gravity; however, the molecular mechanism involved remains unclear. Here, we show that the mineral density of the pharyngeal bone and teeth region of TRAP-GFP/Osterix-DsRed double transgenic medaka fish was decreased and that osteoclasts were activated when the fish were reared for 56 days at the international space station. In addition, electron microscopy observation revealed a low degree of roundness of mitochondria in osteoclasts. In the whole transcriptome analysis, fkbp5 and ddit4 genes were strongly up-regulated in the flight group. The fish were filmed for abnormal behavior; and, interestingly, the medaka tended to become motionless in the late stage of exposure. These results reveal impaired physiological function with a change in mechanical force under microgravity, which impairment was accompanied by osteoclast activation.
