3次元構築及び形態計測を用いた骨中骨細胞のネットワークの解明

• Project/Area Number: 17791524
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Orthodontic/Pediatric dentistry
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 菅原 康代 岡山大学, 大学院医歯薬学総合研究科, 助手 (70379775)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 骨細胞 / 骨 / 共焦点レーザー顕微鏡

Research Abstract

骨細胞は立方体の骨芽細胞から分化する際に樹枝状の突起を出し、形態変化を起こして骨中でネットワークを築いている。しかしながら、骨細胞は石灰化した組織に覆われているため、今までその三次元構造を可視化する事は困難であった。申請者は骨細胞がアクチン線維に富んでいることに注目して、アクチン線維を蛍光染色することにより、ニワトリ胚頭蓋骨中の骨細胞を蛍光染色し、三次元構築および形態計測を行うことに成功した(Bone 2005)。この骨中の骨細胞は骨のリモデリングに重要な役割を果たしており、メカニカルストレスを感知すると言われている。その機能を果たすには骨中骨細胞のネットワークが重要な役割を果たしていると考えられている。骨細胞の機能を解明するために、骨中から、骨細胞と骨芽細胞を単離し、それらの流体葬断応力に対するカルシウム応答能を調べ、発表した(Journal of Bone and Mineral Research 2006)。また骨中骨細胞のネットワークはギャップジャンクションを介して3次元的に形成されていることも突き止めた(Microscopy and Microanalysis in press)。
さらに、骨芽細胞から骨細胞への形態変化が3次元的な環境で得られるのかどうかを検討するために、骨芽細胞株MC3T3-E1の3次元培養おこなって、その細胞骨格の変化をとらえた。その結果立方体の形から樹枝状の突起をもつ形態に変化した。しかしながらその細胞骨格は実際の骨中から単離してきた骨細胞の細胞骨格とは異なっていた(Journal of Bone and Mineral Metabolism in press)。
これらの研究はすべてニワトリでの研究であるが、今後の研究の発展性を考え現在マウスによる検討を行っている。まずマウスの胚頭蓋骨の骨細胞のネットワークを3次元的に解明し、その形態計測を行った。現在はこの研究について論文を作成中である。

Research Products

• [Journal Article] 骨細胞における機械的刺激への応答能について (2007)
  • Author(s): 上岡 寛
  • Journal Title: 生体医工学雑誌 44(4)(印刷中)
• [Journal Article] Fluid shear stress induces less calcium response in a single primary osteocyte than in a single osteoblast : implication of different focal adhesion formation (2006)
  • Author(s): Kamioka H
  • Journal Title: Journal of Bone and Mineral Research 21(7) Pages: 1012-1021
• [Journal Article] Three-dimensional reconstruction of chick calvarial osteocytes and their cell processes using confocal microscopy (2005)
  • Author(s): Sugwara Y
  • Journal Title: Bone 36(5) Pages: 877-883
• [Journal Article] Skeletal Class III oligodontia patient treated with titanium screw anchorage and orthognathic surgery (2005)
  • Author(s): Kuroda S
  • Journal Title: Am J Orthod Dentofacial Orthop 27(6) Pages: 730-738
• [Journal Article] Primary culture of chick osteocytes retain functional gapjunctions between osteocytes, and between osteocytes and osteoblasts
  • Author(s): Kamioka H
  • Journal Title: Microscopy and Microanalysis (印刷中)
• [Journal Article] Actin and microtubule cytoskeletons of the processes of 3D-cultured MC3T3-E1 cells and osteocytes
  • Author(s): Murshid SA
  • Journal Title: Journal of Bone and Mineral Metabolism (印刷中)