糖による骨代謝調節機構

Crosstalk between Bone and Multiple Organs/Osteonetwork. Regulation of bone homeostasis by glucose.

　骨基質の主要な成分であるⅠ型コラーゲンの合成は，骨芽細胞分化のマスターレギュレーターである転写制御因子runt-related transcription factor 2（Runx2）の発現に先行して行われることが知られている。近年，骨芽細胞がglucose transporter type 1（GLUT1）を介して同細胞の主要なエネルギー源であるグルコースを取り込むこと，そして，そのグルコース取り込みがAMP-activated protein kinase（AMPK）を介して骨芽細胞の分化や骨形成を促進させることが示された。また，Runx2によりGLUT1の発現が誘導されること，さらに，Runx2とGLUT1のフィードフォワード制御が骨芽細胞の分化と骨形成を統合・協調させることが明らかにされた。 　これらの結果により，骨芽細胞におけるエネルギー代謝調節が骨芽細胞の分化と機能を統合させていることが明らかにされたとともに，骨と糖代謝のクロストークの重要性が改めて示された。

　Synthesis of type Ⅰ collagen, a major component of the bone matrix, precedes the expression of Runt-related transcription factor 2（Runx2）, a master regulator in osteoblast differentiation. Thus, a direct link between osteoblast differentiation and bone formation is seemingly absent, and how these are maintained in a coordinated matter remains unclear. It was recently demonstrated that osteoblasts depend on glucose, which glucose transporter type 1（GLUT1）takes up as an energy source, and it was found that glucose uptake promotes osteoblast differentiation and bone formation via AMP-activated protein kinase. It was also shown that Runx2 upregulates GLUT1 expression, and this Runx2-GLUT1 feedforward regulation integrates and coordinates osteoblast differentiation and bone formation throughout life. These previous findings revealed that the energy metabolism balance in osteoblasts integrates the differentiation and function of osteoblasts, and re-emphasized the importance of crosstalk between bone and sugar metabolism.