加齢に伴う骨髄脂肪量の増加は、骨細胞数と構造に局所的な影響を及ぼす

Age-Related Increases in Marrow Fat Volumes have Regional Impacts on Bone Cell Numbers and Structure.

• Ahmed Al Saedi
• Lulu Chen
• Steven Phu
• Sara Vogrin
• Dengshun Miao
• Guylaine Ferland
• Pierrette Gaudreau
• Gustavo Duque

抄録

老化や骨粗鬆症に見られる骨髄脂肪の増加は、骨量の低下と関連しており、骨芽細胞形成の低下が原因であると考えられている。局所的な脂質毒性は、骨形成の低下を促進する主なメカニズムとして提案されている。しかし、これまでに高レベルの骨髄脂肪量と局所細胞性の変化との相関関係を調べた研究はなかった。本研究では、骨髄の脂肪量が多い領域は、関心のある類似領域（ROI）内の細胞数の有意な変化と関連しているという仮説を立てた。Wistar 系統に由来する近交配アルビノ ルーバン (LOU) ラットは、肥満の不在と健康的な老化のモデルとして記述されていますが、加齢に関連した骨損失の典型的な特徴を表現しています。本研究では、4～20ヶ月齢の雌雄のLOUラットとWistar対照ラットの大腿骨遠位部の細胞性と構造の局所的変化を比較した。その結果、高齢のLOUラットはWistarラットに比べて有意に高い脂肪体積を示した（p<0.001）。これらの脂肪体積／総体積の増加は、海綿数（p<0.05）と厚さ（p<0.05）の減少と海綿分離（p<0.05）の増加と関連していた。また、高いレベルの脂肪率を含む同様のROIでは、破骨細胞数と破骨細胞数が減少したが、破骨細胞数はコントロールと比較して高かった(p<0.03)。まとめると、脂肪率の高い骨髄ROIは骨量の低下と細胞質の変化と関連しており、これが関連する骨量の減少を説明しています。局所的に高い骨髄脂肪率を有する領域における脂質毒性のレベルを評価し、この現象に関与する分子アクターを特定するためのさらなる研究が必要である。

The increasing levels of bone marrow fat evident in aging and osteoporosis are associated with low bone mass and attributed to reduced osteoblastogenesis. Local lipotoxicity has been proposed as the primary mechanism driving this reduction in bone formation. However, no studies have examined the correlation between high levels of marrow fat volumes and changes in local cellularity. In this study, we hypothesize that areas of bone marrow with high fat volumes are associated with significant changes in cell number within a similar region of interest (ROI). Inbred albino Louvain (LOU) rats, originating from the Wistar strain, have been described as a model of healthy aging with the absence of obesity but expressing the typical features of age-related bone loss. We compared local changes in distal femur cellularity and structure in specific ROI of undecalcified bone sections from 4- and 20-month-old male and female LOU rats and Wistar controls. Our results confirmed that older LOU rats exhibited significantly higher fat volumes than Wistar rats (p < 0.001). These higher fat volume/total volume were associated with lower trabecular number (p < 0.05) and thickness (p < 0.05) and higher trabecular separation (p < 0.05). In addition, osteoblast and osteocyte numbers were reduced in the similar ROI containing high levels of adiposity, while osteoclast number was higher compared to control (p < 0.03). In summary, marrow ROIs with a high level of adiposity were associated with a lower bone mass and changes in cellularity explaining associated bone loss. Further studies assessing the levels of lipotoxicity in areas of high local marrow adiposity and identifying molecular actors involved in this phenomenon are still required.