骨の生物学とリモデリング

骨は生きており、継続的に再生される組織である。成人期を通じて、微細な古い骨の塊が吸収され、リモデリングと呼ばれる協調的なプロセスによって新しい骨に置き換えられる。このサイクルは、破骨細胞、骨芽細胞、骨細胞によって実行され、いくつかのシグナル伝達システムによって調整され、骨格の強度を維持し、微細な損傷を修復し、ミネラル恒常性をサポートする。

Definition

骨リモデリングとは、破骨細胞が既存の骨を吸収し、骨芽細胞が結合した単位で新しい骨を形成することにより、骨格を更新し、その質量と質を調節する、生涯にわたる部位特異的なプロセスである。

Scope

本稿では、骨の細胞、リモデリングサイクルの段階、および骨吸収と骨形成を結びつける主要な分子経路（特にRANK/RANKL/オステオプロテゲリンおよびWNT/スクレロスチン）について述べる。臨床的な助言を与えることなく、代謝性骨疾患および骨を標的とする薬剤を理解するための生物学的基盤を提供する。

Core questions

• 破骨細胞、骨芽細胞、骨細胞の役割は何ですか？
• 骨リモデリングサイクルの段階は何ですか？
• 吸収と形成はどのように結合していますか？
• RANKLとオステオプロテゲリンはどのように破骨細胞を制御しますか？
• WNT/スクレロスチンシグナル伝達はどのように骨形成を制御しますか？

Key concepts

• 破骨細胞（吸収）
• 骨芽細胞（形成）
• 骨細胞（メカノセンシング）
• 基本多細胞単位
• 吸収と形成の結合
• RANK/RANKL/オステオプロテゲリン軸
• WNTシグナル伝達とスクレロスチン
• 骨代謝回転率

Mechanisms

リモデリングは、活性化、多核破骨細胞による吸収、反転期、骨芽細胞による新しい類骨の形成、および石灰化という定型的な順序で進行する。マトリックスに埋め込まれた骨細胞は、機械的ひずみや微細損傷を感知し、リモデリングがどこで起こるかを調整する。破骨細胞の生成はRANK/RANKL/オステオプロテゲリン軸によって制御される。骨芽細胞系細胞によって産生されるRANKLは破骨細胞の形成を促進し、オステオプロテゲリンはデコイ受容体として機能してそれを抑制する（Hofbauer et al., 2000）。骨形成は、カノニカルWNTシグナル伝達によって促進され、骨細胞由来のスクレロスチンがこれを阻害し、骨芽細胞の活動にブレーキをかける（Baron & Kneissel, 2013）。これらのシグナルのバランスによって、リモデリングサイクルが正味中立、同化、または異化のいずれになるかが決まる。

Clinical relevance

リモデリングを理解することで、代謝性骨疾患が吸収と形成の不均衡から生じる理由、および現代の治療法がこれらの経路を標的とすることによって作用する理由（例えば、RANKLまたはスクレロスチンを阻害することによって）が説明される。本稿は骨生物学に関する教育的背景であり、臨床的ガイダンスを構成するものではない。

Evidence & guidelines

リモデリングの細胞フレームワークとRANKL/オステオプロテゲリンおよびWNT/スクレロスチン経路は、権威あるレビュー（Hofbauer et al., 2000; Baron & Kneissel, 2013）にまとめられた実験的およびトランスレーショナル研究によって確立されている。疾患および治療への関連性は、骨粗鬆症に関する臨床レビュー（Compston et al., 2019）で統合されている。

History

リモデリング組織としての骨の細胞像は、20世紀の組織学および骨細胞生物学を通じて構築された。2000年頃のRANK/RANKL/オステオプロテゲリン系の発見と、その後のWNT阻害剤としてのスクレロスチンの認識は、この分野を変革し、基礎生物学を治療のための分子標的に転換させた。

Key figures

• Roland Baron
• Lorenz Hofbauer
• Stavros Manolagas

Seminal works

• hofbauer-2000
• baron-2013

Frequently asked questions

骨のモデリングとリモデリングの違いは何ですか？

モデリングは、主に成長期に別々の表面で材料を追加または除去することによって骨を形成するのに対し、リモデリングは、生涯を通じて同じ部位で吸収と形成を結合させることによって既存の骨を更新します。

骨細胞は何をしますか？

骨細胞は最も豊富な骨細胞であり、石灰化マトリックスに埋め込まれており、機械的負荷と損傷を感知し、スクレロスチンを産生することを含め、リモデリングがどこでいつ起こるかを指示するためにシグナルを送ります。