仮骨延長時の顔面骨骨膜における骨系細胞動員ならびに分化誘導に関する研究

• Project/Area Number: 14657536
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Surgical dentistry
• Research Institution: Tsurumi University
• Principal Investigator: 中島 敏文 鶴見大学, 歯学部, 助手 (10339814)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高垣 裕子 神奈川歯科大学, 歯学部, 助教授 (60050689) ; 近藤 壽郎 日本大学, 松戸歯学部, 教授 (70178416) ; 関谷 秀樹 鶴見大学, 歯学部, 助手 (70267540) ; 瀬戸 皖一 (瀬戸 かん一) 鶴見大学, 歯学部, 教授 (60064367)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 2003: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 骨芽細胞 / 骨細胞 / 機械的刺激 / 骨髄細胞 / 骨膜細胞 / 未分化間質細胞 / 内軟骨性骨化 / 膜性骨化 / 伸展刺激 / low-intensity pulsed ultrasound(LIPUS) / osteocyte / 仮骨延長術 / primary cell culture / osteoblast / human facial bone

Research Abstract

平成15年度の実験は、前年度の結果を受けて大筋の実験系は変更せず、若干の予備的調査を加えた。平成14年度におけるin vitroでの実験では、大きく分けて2つの事象が観察された。1つは、骨細胞はメカニカルストレスに対して、細胞内にカルシュウムを流入させ器質化を強める役割を行っていて(J.Biol.Chem.275)、実際に骨延長では、その主役は未分化な間質細胞とそれらが分化した骨芽細胞であることが判明している(Ishigame M.et al.J.B.M.R2002)。そして、超音波刺激のような、低出力でHsp72を上げることなく、細胞に刺激を与える系では、骨芽細胞がその刺激に対してアナボリックな反応を起こすことが観察された。もう一つは、細胞へのメカニカルストレス付与時のCOX-2 mRNAの上昇である。NS398のようなCOX-2のブロッカーを用いた場合、骨芽細胞の超音波刺激に対するアナボリックな反応が消失したことから(J.B.M.R2003)、COX-2〜PGE2産成の系が、骨芽細胞の骨形成(増殖または分化)効果に大きな影響を与えていることが推測された。骨延長においても、緩徐に仮骨を延長していく過程が、COX-2の上昇をみることからPGE2合成系の影響と、各種成長因子との関係を調べることが重要と考え、平成15年のin vivoの実験計画として、高齢COX-2ノックアウトマウスの延長前仮骨の治癒過程について、組織学的に追跡した後、骨膜延長実験を行った。その結果、高齢COX-2ノックアウトマウスの延長前仮骨治癒は、Wild-Typeに比べて遅延し、さらに超音波刺激による骨形成効果の観察が全くみられないという結果が得られた。すなわち、各種成長因子の枯渇した高齢マウスはCOX-2~PGE2合成系によっての骨形成にバックアップされるのみで、さらにCOX-2~PGE2合成系は機械的刺激の骨形成効果としてのシグナルを伝達する重要な役割を果たすことが判明した。そしてさらに、超音波照射によるCOX-2~PGE2合成系による骨形成効果は、形成仮骨の外側部における骨膜由来と考えられる組織に大きく影響し、膜性骨化に、より効果があることが判明した。現在さらに骨膜器官培養でその効果を調べようと試み、COX-2~PGE2合成系を調節することで、どの成長因子が影響を受けるかについて調査を行っている。

Research Products

• [Publications] 高垣裕子: "骨形成の力学的要因-骨芽細胞の分化・局在に伴う応答のバリエーションと細胞間共同作用-"日本骨形態計測学会雑誌. 12. 23-29 (2002)
• [Publications] Y.Mikuni-Takagaki et al.: "The role of calcium channels in osteocyte function"J. Musculoskel Neuron Interact. 2(3). 255-258 (2002)
• [Publications] Toshiroh Kondou et al.: "Transport distraction osteogenesis following marginal resection of the mandible"Int.J. Oral Maxillofac.Surg.. 31. 675-676 (2002)
• [Publications] Kouji Naruse, Y.Mikuni-Takagaki et al.: "Distinct anabolic response of osteoblast to low-intensity pulsed ultrasound."J. Bone Miner.Res.. 18(2). 360-369 (2003)
• [Publications] Hideki Sekiya et al.: "Influence to the Initial Implant Stabilization by Exposing to Low-Intensity Pulsed Ultrasound"Pro.W.C.O.I.6. (In press). (2004)
• [Publications] Yoshiki Hamada et al.: "Backward Distraction Osteogenesis of condylar segment in patient with mandibular ramus deficiency"Oral surg. Oral Med. Oral Rad.. (In press). (2004)
• [Publications] Toshiroh Kondou et al.: "Sliding distraction osteogenesis of an alveolar fragment containing unerupted tooth in the mandible"Int. J. Oral Maxillofac. Surg.. 31. 675-676 (2002)
• [Publications] Kouji Naruse, Y.Mikuni-Takagaki et al.: "Distinct anabolic response of osteoblast to low-intensity pulsed ultrasound"J. Bone Miner. Res.. 18(2). 360-369 (2003)
• [Publications] Y.Mikuni-Takagaki et al.: "The role of calcium channels in osteocyte function"J. Musculoskel Neuron Interact. 2(3). 255-258 (2002)
• [Publications] Y.Mikuni-Takagaki et al.: "Bone Formation Induced by Pulsed Ultrasound"Bulletin Kanagawa Dental College. 30. 5-8 (2002)
• [Publications] 高垣裕子: "骨形成の力学的要因-骨芽細胞の分化・局在に伴う応答のバリエーションと細胞間共同作用-"日本骨形態計測学会雑誌. 12. 23-29 (2002)