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Elucidation of mechanism and molecular basis of compensatory hypertrophy in salivary gland using the intravital imaging and comprehensive gene analysis

Research Project

Project/Area Number 17K11651
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Functional basic dentistry
Research InstitutionHealth Sciences University of Hokkaido

Principal Investigator

NEZU Akihiro  北海道医療大学, 歯学部, 准教授 (00305913)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森田 貴雄  日本歯科大学, 新潟生命歯学部, 教授 (20326549)
谷村 明彦  北海道医療大学, 歯学部, 教授 (70217149)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords代償性肥大 / 唾液分泌機能亢進 / In vivo Ca2+ imaging / 遺伝子発現 / Ca2+ イメージング / 誘導シグナル / 唾液分泌 / 分泌機能亢進 / 細胞内Ca2+応答 / 唾液腺 / Ca2+応答 / 代償性肥大機序 / 生体イメージング / 網羅的遺伝子発現解析
Outline of Final Research Achievements

Dysfunction of unilateral salivary glands causes compensatory hypertrophy of the contralateral gland. We developed a method for real-time imaging of Ca2+ responses with simultaneous monitoring of salivary secretion in vivo, and found that ligation of main excretory duct (MED) of unilateral submandibular gland (SMG) induced compensatory hypertrophy in association with enhancement of low doses of acetylcholine-induced salivation and Ca2+ response. To clarify the mechanism of the compensatory hyperfunctional SMG, we examined changes in gene expression in SMG which are induced by MED ligation. Using the comprehensive analyses of mRNA expression, we found that 6 genes were significantly changed in contralateral SMG. We then examined immunohistochemical analysis using anti-PCNA antibodies, and found that the number of PCNA positive cells was increased in acinar cells in 3 days. These results suggest that disorder of unilateral SMG causes acinar cell proliferation at a relatively early stage.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

唾液腺の代償性肥大による分泌増加のしくみは単に組織肥大により起こると考えられていた。本研究によって、腺肥大だけでなく分泌刺激に対する唾液腺細胞の感受性の亢進が起こっていることが初めて明らかになった。そこで機能亢進を誘導するシグナルの分子基盤を明らかにするため、網羅的遺伝子解析を行ったところ、肥大腺で変化する6つに遺伝子の同定に成功した。これらをマーカーとし誘導シグナルを調べたところ、副交感神経からのアセチルコリンだけでなく、他の因子が関わることが明らかとなった。本研究成果を基に薬物投与や標的遺伝子の導入によって機能亢進を人為的に誘導できれば、新たな口腔乾燥症治療法の創生につながると期待できる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Simultaneous monitoring of Ca2+ responses and salivary secretion in live animals reveals a threshold intracellular Ca<sup>2+</sup> concentration for salivation.2019

    • Author(s)
      Nezu A, Morita T, Nagai T, Tanimura A
    • Journal Title

      Experimental physiology

      Volume: 104 Issue: 1 Pages: 61-69

    • DOI

      10.1113/ep086868

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] InVivo imaging study for the regulation of salivary gland functions.2018

    • Author(s)
      Tanimura A
    • Journal Title

      Impact

      Volume: 2018

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Advances in methods for analyzing IP<sub>3</sub> signaling and understanding of coupled Ca<sup>2+</sup> and IP<sub>3</sub> oscillations2018

    • Author(s)
      谷村明彦,根津顕弘,森田貴雄,村田佳織
    • Journal Title

      Folia Pharmacologica Japonica

      Volume: 152 Issue: 1 Pages: 21-27

    • DOI

      10.1254/fpj.152.21

    • NAID

      130007403956

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 薬物性歯肉増殖症におけるTGF‐βの関与2018

    • Author(s)
      蓑輪映里佳,谷村明彦,齊藤正人
    • Journal Title

      北海道医療大学歯学雑誌

      Volume: 37 Pages: 55-55

    • NAID

      120006495190

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  • [Presentation] Intravital Ca2+イメージングと遺伝子の網羅的解析を用いた唾液腺代償性機能亢進の分子メカニズムの解明2020

    • Author(s)
      根津顕弘,森田貴雄,谷村明彦
    • Organizer
      第93回日本薬理学会年会
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  • [Presentation] Comparison of acetylcholine-induced salivary secretion in rat strains with different AQP5 expression.2020

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      Tahmina Akter, Akihiro Nezu, Akihiko Tanimura.
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      郷 賢治, 根津 顕弘, 照光 真, 谷村 明彦.
    • Organizer
      北海道医療大学歯学会第38回学術大会
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  • [Presentation] Analysis of acetylcholine-induced tissue-widely synchronized Ca2+ oscillations in rat submandibular gland using intravital imaging.2019

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      Akihiro Nezu, Takao Morita, Akihiko Tanimura
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      Resonance Bio International Symposium (RBIS)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アセチルコリンによって生じる顎下腺の組織レベルで同調するCa2+オシレーションとその発生機構2019

    • Author(s)
      根津顕弘,森田貴雄,石井久淑,谷村明彦
    • Organizer
      第61回歯科基礎医学会学術大会・総会
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  • [Presentation] ATPによるC6グリア由来細胞の局所的カルシウムイオン濃度の上昇とその発生機構2019

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      郷 賢治,根津顕弘,照光真, 谷村明彦
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      第61回歯科基礎医学会学術大会
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      蓑輪映里佳, 根津顕弘, 倉重圭史, 齊藤正人, 谷村 明彦
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      第61回歯科基礎医学会学術大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] アセチルコリンによって生じる顎下腺の組織レベルで同調するCa2+オシレーションと血流動態2019

    • Author(s)
      根津顕弘,森田貴雄,永井健治,石井久淑,谷村明彦
    • Organizer
      第70回日本薬理学会北部会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ATPによるグリア細胞のカルシウムイオン濃度の上昇とその機構2019

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      郷賢治,根津顕弘,照光真,谷村明彦
    • Organizer
      第33回北海道薬物作用談話会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト歯肉線維芽細胞におけるCa2+動態の変化とフェニトインの作用.2019

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      蓑輪映里佳,倉重圭史,村田佳織,根津顕弘,谷村明彦,齊藤正人.
    • Organizer
      北海道医療大学歯学会第37回学術大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Development of improved IP3 biosensors using circularly permuted fluorescent proteins2019

    • Author(s)
      Azmeree Jahan, 村田佳織, 森田貴雄, 根津顕弘, 谷村明彦
    • Organizer
      北海道医療大学歯学会第37回学術大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] In vivo Ca2+イメージングと遺伝子発現の網羅的解析による唾液腺の代償性機能亢進機序の解明2018

    • Author(s)
      根津顕弘,森田貴雄,永井健治,谷村明彦
    • Organizer
      第63回日本唾液腺学会学術集会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] In vivo Ca2+イメージングと遺伝子の網羅的解析による唾液腺代償性機能亢進の分子メカニズムの解析2018

    • Author(s)
      根津顕弘,森田貴雄,谷村明彦.
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      第60回歯科基礎医学会学術大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 唾液腺培養細胞におけるムスカリン受容体刺激による遺伝子発現変化2018

    • Author(s)
      森田貴雄, 根津顕弘, 梨田智子, 谷村明彦
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] In vivo Ca2+イメージングと遺伝子の網羅的解析による唾液腺代償性機能亢進の分子メカニズムの解析2018

    • Author(s)
      根津顕弘, 森田貴雄, 谷村明彦
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 歯原生上皮細胞のマイグレーションと遺伝子発現におけるカルシウム応答の役割2018

    • Author(s)
      村田佳織, 森田貴雄, 根津顕弘, 齊藤正人, 谷村明彦
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Role of the store-operated calcium entry on differentiation of dental epithelial cells.2018

    • Author(s)
      Kaori Murata, Takao Morita, Akihiro Nezu, Masato Saitoh, Akihiko Tanimura.
    • Organizer
      WCP2018 KYOTO 18th world congress of basic and clinical pharmacology_
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simultaneous monitoring of Ca2+ response and salivary secretion in rat submandibular gland in live animals.2018

    • Author(s)
      Akihiro Nezu, Takao Morita, Akihiko Tanimura.
    • Organizer
      WCP2018 KYOTO 18th world congress of basic and clinical pharmacology_
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アセチルコリンによって惹起される顎下腺全体で同期するCa2+オシレーションとその発生機構2017

    • Author(s)
      根津顕弘、森田貴雄、石井久淑 、永井健治、谷村明彦
    • Organizer
      新学術領域「レゾナンスバイオ」班会議
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] アセチルコリンによるラット顎下腺の唾液分泌における細胞内Ca2+濃度の閾値の算定2017

    • Author(s)
      根津顕弘、森田貴雄、谷村明彦
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 受容体刺激による唾液分泌と機能亢進:Ca2+応答と遺伝子発現制御2017

    • Author(s)
      谷村明彦、根津顕弘、森田貴雄
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ピロカルピン刺激を介した顎下腺及び脳における遺伝子発現の亢進2017

    • Author(s)
      森田 貴雄、根津 顕弘、梨田 智子、谷村 明彦
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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