RANKL/RANK/OPG経路:運動誘発性骨リモデリングに関与するメカニズム

概要

生きている器官としての骨は、約70%のミネラルと30%の有機成分からなる。 約200万人が世界中のosteopeniaおよびosteoporosisしょう症に苦しんでいます。 内因性および外因性の危険因子から骨を保護する複数の方法があります。 計画された身体活動は、骨の健康を保護するためのもう一つの有用な方法です。 整理された練習が効果的に骨の新陳代謝を調整することが調査されました。 今まで、いくつかのシステムは練習が骨の健康をいかに助けることができるか発見した。 以前の研究では、骨リモデリングの調節による運動が骨の健康に及ぼす影響の異なるメカニズムが報告されていた。 しかし,最も重要なリモデリングシステムの一つとしての運動および身体性能におけるRANKL/RANK/OPG経路の調節は,以前の証拠では包括的ではないと考えられている。 したがって、このレビューの目的は、RANKL/RANK/OPG経路の調節における役割に集中して、骨のモデリングとリモデリングに対する運動の影響を明らかにするこ

1. はじめに

生きている器官としての骨は、約70%のミネラルと30%の有機材料で構成されています。 カルシウムやリンの結晶、ハイドロキシアパタイト、ナトリウム、フッ化物、マグネシウムなどのいくつかのイオンがミネラル部分の成分です。 有機性部分は大抵コラーゲン繊維および、より低い量で、糖蛋白質およびproteoglycansを含んでいます。 骨組にカルシウムのようなある重大な鉱物のための内部器官、ボディのフレームおよび安全な貯蔵の保護のようなボディで複数の役割があります。 それがそうであるものとは対照的に、骨は常に売上高にある鮮やかな組織です。 約200万人が世界中でosteopeniaおよびosteoporosisしょう症に苦しんでいます;およそ1 3人の女性および1 5人の男性のうち50歳以上に骨の異常のある形態があります。 人口の高齢化から、骨疾患の有病率は近い将来に上昇すると推定されている。 米国では、骨疾患は2050年までに女性で2.4倍、男性で3.1倍に増加すると推定されています。

骨には、破骨細胞、骨芽細胞、骨細胞、骨内層細胞など、さまざまな種類の細胞があります。 骨芽細胞は造血幹細胞(Hsc、造血幹細胞のマクロファージ系統)に由来し、破骨細胞はosteoprogenitorsやpreosteoblastsなどのいくつかの段階を介して間葉系幹細胞(MSCs)に由来する。 基本的に、骨モデリングとリモデリングには、骨表面の除去における破骨細胞機能と、それらの中に新しいマトリックスを沈殿させる上での骨芽細胞機能が含まれる。 このプロセスは骨組機能およびひびの回復を保護するために責任があります。 骨の回転の調整のあらゆる種類の欠陥はPagetの病気、繊維状の異形成、変形性関節症、骨粗しょう症およびもろさのひびのような骨の病気で起因します。

破骨細胞は骨吸収を担当する主要な細胞である。 それらは骨の表面に配置され、その機能によってトレンチを形成する。 活性化された破骨細胞は、骨の結合組織を破壊するタンパク質分解酵素を放出する。 彼らはまた、骨のミネラル部分を解決するいくつかの酸を分泌します。 骨芽細胞の分化の異なる段階を通じて、骨形成マーカーとして知られているいくつかのバイオマーカーのレベルが大幅に変化します。 これらのマーカーの中で、オステオカルシン(OCL)、Runx2、アルカリホスファターゼ、およびosterix(Osx)を命名することができます。 一方,単球から破骨細胞への分化を調節するために,骨芽細胞はオステオプロテゲリン(OPG)とn f-κ bリガンドの受容体活性化因子(RANKL),マクロファージコロニー刺激因子(M-SCF)を放出する。 RANKL/RANK、Wnt/b-カテニン、およびJagged1/Notch1は、骨芽細胞および破骨細胞の機能の調節を介して骨量密度に影響を与える骨芽細胞によって調節される3つの重要な RANKL/RANK/OPG経路では、RANKLはその受容体としてRANKに結合し、最終的に破骨細胞前駆体成熟をもたらす。 OsteoprotegerinはRANKL-RANK結合および次の反作用を防ぐRANKLのためのおとりの受容器として知られています。

骨の健康には、老化、エストロゲン欠乏症、炎症、代謝性疾患、不適切な食事、腎臓機能障害、グルココルチコイドのようないくつかの薬物の副作用、酸化ス 骨格を疾患および再吸収から保護するか、または少なくともそのような障害の発症を遅延させるための様々な方法がある。 例えば、身体活動、健康的な食事、および医学的介入は、加齢に関連した骨損失または骨粗鬆症の予防を助けることができる。 骨の再吸収の抑制剤および骨の形成刺激剤のような複数の薬物はpostmenopausal処置の整列にあります。 これらには、ビスホスホネート(例えば、アレンドロネート)、ラネル酸ストロンチウム、デノスマブ(RANKL阻害剤)、およびPTHが含まれる。 この種類の処置の限定は熱または筋肉苦痛のような複雑化の危険です。 栄養密度の高い適切な養生法を持つことは、骨量を節約し、増強するための主要な戦略の1つです。 ビタミンD、カルシウム、リン、マグネシウム、亜鉛、および銅は、骨格の健康に必要な栄養素のいくつかの例です。

計画された身体活動は、最適な骨の健康を維持するためのもう一つの有用な計画です。 計画された運動が効果的に骨代謝を調節することが示唆されている。 ある調査は練習が青年期内のピーク骨の固まりの改善によってosteoporosisしょう症の始めを延期するかもしれないことを報告しました。 運動が骨の健康を改善する正確なメカニズムはまだ明らかではありません。 但し、骨の増加する筋肉固まりそして機械圧力がosteoblastsの活動を後押しすることで起因することが受け入れられました。 以前の研究では、骨リモデリングの調節によって骨の健康に及ぼす運動の影響をカバーする異なるメカニズムが報告されていた。 しかし,最も重要なリモデリングシステムの一つとしてのRANKL/RANK/OPG経路の調節は,以前の報告では包括的ではないと考えられている。 したがって,このレビューの目的は,RANKL/RANK/OPG経路の役割に集中して,骨モデリングおよびリモデリングに対する運動の影響を明らかにすることであった。

2. RANK/RANKL/OPG経路

RANKL/RANK/OPGシステムは、破骨細胞の成熟、骨モデリング、および骨リモデリングにおけるその役割で知られている。 NF−κ Bの受容体活性化因子(RANK)、NF−κ bリガンドの受容体活性化因子(RANKL)、およびオステオプロテゲリン(OPG)は、このシグナル伝達系の主要な構成要素である。 興味深いことに、骨止血に参加することは、RANKL/RANK/OPG経路の唯一の効果ではない。

rankl(OPGL、ODF、TRANCEとも呼ばれる)は、ホモトリマータンパク質として、骨芽細胞および活性化T細胞のようないくつかの他の細胞によって産生される。 RANKLの分泌されたタイプは膜の形態の蛋白質分解の分裂か代わりとなるスプライシングの結果です。 マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP3または7)とADAM(崩壊とメタロプロテアーゼドメイン)は、RANKLタンパク質分解開裂のために責任があります。 前骨芽細胞、骨芽細胞、骨細胞、および骨膜細胞の分泌物であるRANKLは、破骨細胞およびその前駆体によって発現されるRANKを活性化させる。 RANKLは、前骨細胞の分化、骨組織への破骨細胞の付着およびそれらの次の活性化、およびそれらの維持を刺激するための割り当てを有する。 プレオステオクラストは一緒に結合し、RANKLの影響を受ける多核細胞を明確にしない。

RANKLは、胸腺、リンパ節、肺、乳腺などの他の器官、ならびに脾臓および骨髄によっても産生され得る。 RANKLは妊娠中に乳腺小葉の上皮細胞から放出される可能性がある。 動物研究に基づいて、RANKLは、泌乳および牛乳生産に必要なこれらの上皮細胞の過形成に役立ちます。

RANKはまた、TNFファミリーのホモ三量体膜貫通受容体でもある。 その一次発現は、Opc、樹状細胞、および成熟破骨細胞に限定される。 RANKは、他のTNFファミリー受容体のように生来のプロテインキナーゼ活性化活性を有していない。 Traf2、5、および6はすべてランクに結合しますが、骨の健康にはTRAF6のみが必要です。 骨細胞とは別に、RANKは、乳癌または前立腺癌のようないくつかの癌細胞によって発現され、また乳腺においても発現されるであろう。 注目されているRANKの役割の一つは、癌細胞増殖におけるその役割であり、これはRANKが癌のための将来の治療において興味深いものになります。

骨芽細胞に加えて、心臓、肝臓、脾臓、腎臓などのオステオプロテゲリンを発現する可能性のある細胞がたくさんあります。 最近の研究では、B細胞が骨髄OPG発現の64%を担当していることが示唆されている。 TNFスーパーファミリーとして,OPGはRANKLに結合して抗破骨細胞形成の役割を果たしている。 OPGはRANKLのおとり受容体として関与し、RANKL-RANK結合を阻害する。 実際、RANKLを誘導するいくつかの薬剤はOPG調節に影響を及ぼす。 最近の調査はpostmenopausal女性の血しょうOPGのレベルの増加が骨の固まりの補強をもたらすことを示しました。 さらに、マウスを用いて行われた実験では、OPGは石灰化から大きな血管の保護者であることが判明した。 さらに,OPGはアテローム性動脈硬化性プラーク石灰化の阻害剤として示唆されている。

3. RANKL/RANK/OPG経路と骨代謝

1990年代にRANKL/RANK/OPGシグナル伝達経路が発見される前に、骨芽細胞によって発現されるいくつかの薬剤が破骨細胞の活性化に関与していることが示唆された。 しかし、これらの薬剤はTNFスーパーファミリーのメンバーであり、体内の骨の回転よりも多くの機能を持つ可能性があることは予想外でした。 明らかに、骨吸収部位のために破骨細胞を動員することは骨芽細胞の仕事である。 また,骨芽細胞はOPGとRANKLを分泌することにより骨吸収を調節することができた。 実際、破骨細胞から埋め込まれたRANKLは、Ocpの表面上のその受容体(RANK)に結合し、破骨細胞の分化および成熟破骨細胞を増加させる。 OPGはRANKLに結合し,破骨細胞分化を阻害することができ,opg/RANKL比のアップレギュレーションが破骨細胞形成を防止することを意味する。 他のTNFファミリー受容体と同様に、RANKはシグナル伝達経路を調節するための生得的なプロテインキナーゼ活性を持たない。 TRAF6は、すべてのTrafの中で、Ocpおよび破骨細胞活性を調節するためにRANKに結合する唯一の必須TRAFである。 この主張を支持するために、いくつかの研究は、TRAF6の欠乏が骨粗鬆症の発症をもたらすことを報告している。

おそらく骨吸収における決定的な決定因子はRANKL/OPG比である。 ほとんどの場合、RANKLの上方調節とOPGの下方調節の両方が骨の損失につながります。 いくつかのサイトカイン(TNF−a、IL−1、IL−6、IL−4、IL−1 1、およびIL−1 7)、ホルモン(ビタミンD、エストロゲン、およびグルココルチコイド)、および間葉系転写因子を含む、RANKL/RANK/OPG系の制御に影響を及ぼすいくつかの内因性因子が存在する。 OPGはサイトカイン,ホルモン,成長因子だけでなく,Wnt/b-カテニンによっても調節されている。 破骨細胞前駆体を成熟破骨細胞に変換するためには,RANKLの活性化転写因子であるc-Fosが必要である。 sRANKLは血しょうで現われるranklの溶ける形態です。 動物実験のRANKLそしてRANKの除去は禁止の骨の固まりの損失およびosteoporosisしょう症で主要な効果を示します。 臨床観察に基づいて、血漿中のOPG濃度を高めることは、閉経後の女性における骨量密度の増加をもたらす。

非常に多くの骨格障害および非骨格障害において、RANKLおよびOPGタンパク質およびそれらのmRNAの変化が観察可能である。 NADPHオキシダーゼ酵素の機能を介したROS(活性酸素種)産生の増強は、RANKL発現を調節することによって破骨細胞形成を制御する。 また、炎症状態を増加させる炎症性サイトカインは、より低い骨量密度(BMD)と相関するT細胞によるRANKLの過剰発現をもたらす。 ホルモンおよびcytokinesのレベルに影響を与えたpostmenopausal osteoporosisしょう症または関節炎のrheumatoidのようなある病理学の条件では、骨の再吸収はかなり増加します。 これらのタイプの疾患は、主にRANKLおよびM−CSF発現増強を介して骨リモデリングを増加させるであろう。

若年パジェット病は、骨減少症、骨折、織った骨の迅速なリモデリング、および骨変形の発症によって診断される。 二つのPaget病症例では,OPGの枯渇が報告されている。 特発性過リン酸症は常染色体の整骨薬でもあり、OPGレベルの変化はこの疾患において重要な役割を果たしています。 これに関して、いくつかの臨床試験では、OPG不活性化が観察されている。 RANKシグナル伝達経路は,稀で痛みを伴う癌である骨巨細胞腫(gctb)に関与している。 このカスケードは、これらの患者における過剰な骨吸収および転移をもたらす。 慢性関節リウマチでは、炎症の出現はRANKLの過剰発現をもたらし、その後骨の弱化をもたらす。

3.1. 運動と骨の健康

運動や計画された身体活動は、最適な健康と健康な体重の維持に貢献すると考えられています。 運動は「若返り効果」を示し、年齢に関連する骨格障害および骨吸収を予防する可能性がある。 運動は、身体の健康を保護する上で、特に骨のモデリングと改造にいくつかの利点があります。 骨が機械的な力とストレスで調整する能力は、19世紀後半に観察されています。

機械的負荷は、骨量密度向上のための最も重要な薬剤の一つです。 Frostによって最初に言及されたMechanostat理論は、骨が機械的な力に応答して骨形成を誘導する独自の生得的な生物学的システムを持っていることを表現し このシステムは骨細胞、破骨細胞およびosteoblastsにそれを送信し、骨組恒常性の規則に終って機械緊張によって印象づけられる主要なosteocytesを含んでいます。 機械的な力が骨量と強度を促進するのに役立つことが認められています。 興味深いことに、骨格は内部力とひずみ駆動の間で区別することができます。 骨芽細胞、破骨細胞、および他の骨細胞は、サイトカインのような様々な内因性および外因性因子によって影響される。 前炎症性および抗炎症性サイトカインは、骨格モデリングおよびリモデリングにおいて主要な役割を有する。 研究は、関節炎のような関節疾患は、骨の損失につながる、非対称性のプロおよび抗炎症性サイトカインを作ることができることを示しています。 運動は抗炎症性サイトカインを増加させ、炎症性サイトカインの改善を引き起こす可能性がある。 また、運動としての機械的負荷は、骨形成中のコラーゲン合成を調節する。 筋肉の緊張は骨に伝達され、骨芽細胞の増殖を誘発する。 対照的に、運動、無重力、または寝たきりの湖は、骨芽細胞の活性を低下させ、破骨細胞の機能を増加させるであろう。

運動は6つのクラスに分類されます:シングルレッグスタンディングなどの静的な体重を支える練習、ランニングやダンスなどの高衝撃の体重を支える練習、太極拳などの低衝撃の体重を支える練習、高衝撃の非体重を支える練習、水泳などの低衝撃の非体重を支える練習、および組み合わせ練習。 調査は長い持続期間および適当な強度の規則的な身体活動が健康な、病理学主題の骨の再吸収を減らし、骨の固まりを増加することを示しました。 骨の健康は重量軸受け練習によって改良し、老化の骨の健康を促進する成長の骨密度を助けます。 12ヶ月の臨床試験では、高用量の運動を有する閉経後の不活性女性は、中用量の運動を有する女性と比較して、より大きな骨量密度を有していた。 この効果は、研究を終えた後、ほぼ一年のために残っていました。 集中的な体重維持運動は、P1NP、BAP、OPG、リン酸塩、およびPTHレベルを伝播する可能性があります。

運動は、視床下部-下垂体-副腎線または視床下部-下垂体-性腺線において反応のサイクルをもたらす。 これらの反応は、成長ホルモン、PTH、PGE2、および甲状腺ホルモンを含む骨芽細胞へのMSC分化を助けるいくつかのホルモン発現を刺激する。 骨形成における主要な役割であるスクレロスチンは、骨細胞によって発現されるタンパク質である。 実際、sclerostinはwnt/Bカテニンの細道の禁止によって骨の固まりを支えます。 Wntはosteoprogenitorを増殖し、成長したosteoblastsのapoptosisを最小にするシグナル伝達経路です。 運動およびそれに続く機械的負荷は、骨スクレロスチン合成の減少をもたらす。 その後、骨芽細胞性骨形成が増加し、破骨細胞性骨損失が減少する。 TRAP、カテプシン-K、およびカルシトニン受容体のような骨吸収からのマーカーの運動低下mRNAレベルを実証したいくつかの強力な証拠があります。 さらに、練習に加わることはOSTEOBLASTSのOCL、Runx2、Osx、BAP、BMP2およびコラーゲンのタイプ1のようなあるosteogenicマーカーを高めることができます。 骨形成マーカーであるBAPとOCLはアップレギュレートされ、骨吸収マーカーであるTRAP(酒石酸耐性酸ホスファターゼ)は、女性の8週間の運動計画内でダウンレギュレートされていることが実証されている。

運動はRANKL/RANK/OPG経路の調節を通じて骨の健康を促進することも示されています。

3.2. RANKL/RANK/OPG規制による骨の健康に対する運動の好ましい影響

図1は、骨のリモデリングにおける運動の積極的な役割の詳細を示しています。 骨芽細胞および破骨細胞は、それぞれ、骨形成および骨吸収に関与する。 したがって、これらの2つのタイプの細胞に対する運動の影響は、運動、骨モデリング、および骨リモデリングの関連を理解するのに役立つであろう。 運動は、骨芽細胞、骨細胞、およびMscによって放出されるOPG/RANKL経路を介して媒介される破骨細胞形成および骨リモデリングにおける抑制に関与する。

図1
運動とRANKL/RANK/OPG生体分子経路の相互作用。 OPG: オステオプロテゲリン;RANK:核因子kBの受容体活性化剤;RANKL:NF-κ bリガンドの受容体活性化剤。

慢性的な運動が経路に及ぼす影響を調査する複数の動物研究がある。 CKDラットを用いた研究では,持久トレッドミル運動後にRANKLとオステオカルシンの発現が増加した。 別の研究では、ラットで調査されたグルココルチコイド誘発性osteoporoticに対する運動の効果を実証した。 本研究の結果は、RANKLおよびRANKL誘発性骨損失が振動およびトレッドミル訓練によって阻害されることを確認した。 トレッドミルと振動刺激運動は,グルココルチコイド誘発骨粗しょう症ラットにおけるRANKL発現の減少とOPG発現の増加をもたらすことが示唆された。 OPGおよびRANKLは、5分間の身体活動に応答して有意に増加した。 プレドニゾロン誘発性骨粗しょう症ラット細胞について行った本研究では,トレッドミルと振動プラットフォーム訓練をフィジカルトレーニングの例として用いた。 トレッドミルおよび振動刺激訓練で治療した群の結果は、RANKLのその後の減少およびOPGレベルの増加を示した。 いくつかの限られた動物実験では、経路に対する急性運動の有益な効果が報告されている。 急性訓練マウスMC3T3−E1骨芽細胞を用いた実験では、RANKLレベルの低下およびOPGレベルの増加が観察されている。 ラットで実施した慢性運動研究では,RANKL発現の減少のためにOPG/RANKL比の増強が示された。 一方、in vitro研究では、機械的ひずみは、ヒト骨芽細胞におけるRANKLレベルの変化なしにOPGレベルの豊富さとM-CSFレベルの減少につながる可能性があるこ Rubin et al. 機械的負荷は、RANKLの減少を引き起こし、骨損失および破骨細胞増殖の強力な保護をもたらす可能性があることを示唆した。

いくつかの以前の研究では、RANKL/RANK/OPG経路に対する急性運動の影響が報告されていた。 Scottら。 急性持久力運動は、健康な男性のBAPおよびOPGのレベルの増加を引き起こすことを報告した。 高集中的な急性運動は、OPGとRANKLを即座に強化するでしょう。 また、この研究は、5分間の運動がIL-1a、IL-1B、IL-6、およびTNF-aを増加させ、1時間の運動がそれらを基本レベルに戻すことを示している。 別の研究の知見は、持久力走行がsRANKLの減少およびOPG濃度の増加をもたらしたことを示唆した。 これらの結果の強度は、パスの距離と持続時間に依存します。 80%Vo2Maxおよび40%Vo2Max強度の性能の期間の後で、血清のOPGのレベルは年配の女性の高輝度の練習の条件の下でちょうど増加しました。 Mezilらによって行われた臨床試験に基づいています。 低衝撃の高強度運動は、男性大学生のOPG、RANKL、およびALPレベルを増加させるであろう。 著者らは、適切な運動がない場合、RANKL/RANK/OPG経路の影響は最小限であることに留意した。 60%または80%Vo2Max強度の急性トレーニング運動は、大学の女性における血清RANKLおよびOPGレベル、またRANKL/RANK/OPG mRNA発現を変更することはできませんでした。

急性運動に加えて、慢性運動はRANKL/RANK/OPG経路に対して同様の効果を発揮する。 調査では、長期的かつ集中的な慢性運動は、閉経後の女性におけるOPG発現のアップレギュレーションを、座りがちな症例のそれと比較して引き起こす。 記事は10週の影響が大きい歩く計画の後で、それがかなり中年の人のOPGのレベルの重要な変更なしでRANKLのレベルを減少させたことを報告しました。 RANKLとOPGレベルとその発現は運動によって必ずしも変化しないことを示唆した。 例えば、体重を支える運動を伴う32週間の抵抗運動は、RANKLおよびOPGレベルおよびそれらの比に影響を及ぼさなかった。 同様に、高齢の女性では、抵抗運動または有酸素運動の8ヶ月後に、RANKLおよびOPGレベルに有意な変化は観察されなかった。 組み合わせた運動の12週間後、Kim et al. 血清OPGおよびRANKL濃度およびrankl/RANK/OPGシグナル伝達mrna発現に有意な変化は認められなかった。

動物およびヒトの成人の研究に加えて、小児および青年を含むいくつかのトレイルがあります。 これらの研究は、主に急性の練習に焦点を当てました。 これらの研究の1つでは、子供の安静時およびプライオメトリックエクササイズに対するオステオカイン応答が評価されています。 平均して10歳の少年および少女をこの研究に含め、RANKLおよびOPGの量を運動の前後(5分、1時間、および24時間)に測定した。 運動前の分析では,男児はRANKLのレベルが高く,成長時間を通じて両性間の骨回転率の差別を示していることが分かった。 女の子は練習によってRANKLの減少を示し、24h.OPGまで運動し続けたときにより多くを減らし続けました練習によって高められます; この強化は、特に5分と1時間の運動で男の子で高く、運動の24時間レベルでのみ増分を示した女の子に対して。 他の調査は若い女性の骨に対するplyometric練習(影響が大きい)効果を測定し、結果は5分の練習の後でRANKLのレベルの減少を表現しました。 それは24時間の練習の終わりまで基本的なレベル(前練習)より低くとどまった。 しかし,OPGは有意なレベルで変化しなかった。 調査の発見はplyometric練習の1つの会議が男の子および若い人のOPGおよびALP(アルカリホスファターゼ)を両方高めることができることを示しました。 別の研究では、思春期の少女に対する運動の骨量の影響を調査した。 参加者は、高衝撃運動、中衝撃運動、無衝撃運動、レジャー身体活動の4つのグループに分かれていました。 結果はグループ間のOPGのレベルの重要な変化を表さない;私達に影響が大きいグループのちょうど成長によってOPGのわずかな減少がある。 また,ranklレベルは年齢とともに増加したが,ranklの減少をもたらした無影響運動(スイマー)を除いて増加した。 週に12-30時間を行使するプロの若い女性トレーナーと週に3時間未満の計画外の身体活動を行うnonathleteの女の子との比較は、RANKLが両方のグループの老化と同時 それらには有意な変化は報告されなかった。 表1は、RANKL/RANK/OPG経路に対するさまざまな種類の演習の効果を調査する研究の特徴を示しています。

研究名、年 運動タイプ 治療時間 種/個体群/状態 有意な結果
Scottら。 2011 急性、体重保持持久運動 8日間 健康な男性 OPG、BAP
Kish et al. 2015 プライオメトリックエクササイズ 5分、1時間、そして最後に運動後24時間 健康な男の子と男性 OPG、ALP
Bergström et al. 2011 身体トレーニング(高速歩行+有酸素トレーニング) 1年 閉経後女性 OPG、ランクル、スクレロスチン↔
Rubin et al. 2000 flexcell bioflex機器による機械的ひずみ 3日 マウス骨間質細胞 RANKL↓
ノトミ他 2014 レジスタンストレーニング 8週間 雄Sprague Dawleyラット RANKL↓、OPG↑、OPG/RANKL
Mezil et al. 2015 高強度低衝撃運動 運動後5分 男子大学生 ALP、OPG、RANKL
1 運動後の時間 ALP
24
Troib et al. 2016 耐久トレッドミル運動 4週間 若年および成長遅延性慢性腎臓病ラット RANKL、オステオカルシン
Pichler et al. 2013 トレッドミルと振動刺激トレーニング NS 骨粗鬆症ラット OPG、RANKL↓
エセン2009 高強度ウォーキング(= 14) 10 週 中年男性 OPGÚ,sRANKL↓
エセン2009 適度な強度のウォーキング(n= 13) 10 週 中年男性 OPGÚ,sRANKL↔
Ziegler et al. 2005年 耐久走行距離42.195km ランを終えた最初の30分 長距離ランナー sRANKL↓、OPG
Ziegler et al. 2005年 耐久走行15.8kmの短い距離 ランを終えた最初の30分 長距離ランナー sRANKL↓、OPG↔
Tang et al. 2006 伸長6%、12%または18%のflexercell株ユニットを用いた環状引張株 24時間 マウスMC3T3-E1骨芽細胞 OPG、OPG mRNA発現、sRANKL↓、RANKL mRNA発現↓(大きさ依存)
Kim et al. 2019年 複合運動 12週間 健康な大学の女性 OPG Β、RANKL Β、RANKL/RANK/OPGシグナル伝達mRNA発現↔
Saunders et al. 2006 曲げを介して付与する小規模ローディングマシン 3時間 骨芽細胞MG-63細胞 OPG、RANKL Β、OPG/RANK比
Kim et al. 2017 高(80%Vo2Max)強度の急性運動 運動直後および運動60分後に回復 骨減少症高齢女性 OPG、RANKL↔
Kim et al. 2017 低(40%Vo2Max)強度の急性運動 運動直後および運動後60分回復 骨減少症高齢女性 OPG Β、RANKL↔
Marques et al. 2013 体重維持運動を伴う抵抗運動 32週間 健康な高齢者 RANKL Β、OPG Β、OPG/RANKL比↔
Marques et al. 2011 抵抗運動(再) 8ヶ月 年上の女性 RANKL†、OPG†、OPG/RANKLシステム↔
Marques et al. 2011年 有酸素運動(AE) 8ヶ月 年上の女性 RANKL†、OPG†、OPG/RANKLシステム↔
Kim et al. 2018 高(80%Vo2Max)強度の急性運動 運動直後および運動後90分回復 健康な大学生女性 RANKL Β、OPG Β、RANKL/RANK/OPG経路mRNA発現↔
Kim et al. 2018 中等度(60%Vo2Max)強度の急性運動 運動直後および運動後90分回復 健康な大学生女性 RANKL Β、OPG Β、RANKL/RANK/OPG経路mRNA発現↔
Klentrou et al. 2018年 安静時とその後のプライオメトリックエクササイズ(5分、1時間、24時間) 24時間 少年少女(平均10歳) 少女:OPG、RANKL↓
少年:OPG、RANKL
Dekker et al. 2017 1休息と3運動後(5分、1時間、24時間) 24時間 出産前と産後の女の子 RANKL↓OPG⇒
OPG/RANKL
Maïmoun et al. 2011 トレーニング12-30h/週)プロのアスリート(フリータイムの身体活動と比較して≥3h/週(nonathlete) 女の子(10-17.2歳) OPG↑RANKL
Maïmoun et al. 2013 参加者は4つのグループに分かれています: 影響が大きい練習、中型影響の練習、影響がない練習および余暇の身体活動 10.7歳から18.0歳までの女の子 OPG†RANKL
表1
RANKL/RANK/OPG規制に対する演習の影響を調査する研究の一般的な特性。 ALP:アルカリホスファターゼ;BAP:骨アルカリホスファターゼ、OPG:osteoprotegerin;RANK:核因子kBの受容体活性化剤;RANKL:NF-κ bリガンドの受容体活性化剤。

RANKL/RANK/OPGシグナル伝達システムに対する機械的負荷の影響についての強力な証拠にもかかわらず、我々の知識は、この経路が最適な骨の健康にどのように貢献するかについてはまだ限られている。

4. 結論

私たちが検討したさまざまな研究に基づいて、アンチテーゼの結果が現れました。 ほとんどの研究では、運動および身体活動は、OPGを増加させ、RANKLレベルを減少させることによって骨の健康を促進する。 しかし、運動後のOPGおよびRANKLレベルに変化がないことを報告したいくつかの調査がある。 興味深いことに、私たちが調査した実験のほとんどは、高強度の運動で行われています。 これらの研究によると、RANKL/RANK/OPGシステムに対する運動の実際の効果は、より多くの調査を必要とする。 それにもかかわらず、骨の健康と全体的な健康への練習のプラスの影響は否定できません。

利益相反

著者は、本原稿の出版に関して利益相反はないと宣言している。