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Minimodeling - a novel manner of bone formation: Investigation of "minimodeling factors" from osteocytes

Research Project

Project/Area Number 21K19585
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 57:Oral science and related fields
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

AMIZUKA Norio  北海道大学, 歯学研究院, 教授 (30242431)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsミニモデリング / 骨細胞 / 骨リモデリング / エルデカルシトール / スクレロスチン
Outline of Research at the Start

ミニモデリングは、骨リモデリングとは異なる様式で誘導される新規の骨形成様式として注目を浴びているが、その機序については不明な点が多い。そこで、本研究では、骨細胞ネットワークによるスクレロスチン抑制、および、骨周囲の血管内皮・周囲細胞群から骨芽細胞・骨細胞への作用(骨血管連関)の両側面から検索することで、ミニモデリングの発生メカニズム、特に、“ミニモデリングファクター”の候補因子を絞り上げてゆきたい。本研究でミニモデリングのメカニズムや誘導ファクターが解明されれば、将来の骨代謝研究・臨床において大きなターニングポイントとなると考えられる。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have attempted to examine minimodeling-based bone formation in the epiphyses and metaphyses of the long bones of eldecalcitol (ELD)-administered ovariectomized (OVX) rats. ELD administration increased bone volume by minimodeling in OVX rats. The epiphyses, rather than metaphyses, of the ELD group showed significantly higher frequency of minimodeling-based bone formation. The epiphyseal trabeculae seem to receive the mechanical stress from the joint, when compared to metaphyseal trabeculae extended from the growth plate cartilage. The percentage of sclerostin-positive osteocytes was significantly reduced in the minimodeling-induced new bone in the epiphyses but not in the metaphyses of the ELD groups. Taken together, it seems likely that ELD could efficiently induce minimodeling-based bone formation in the epiphyseal trabeculae which would easily receive the mechanical stress from the joint.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ミニモデリングは、骨リモデリングとは異なる様式で骨形成を誘導する。これまでに、抗スクレロスチン抗体がミニモデリングを誘導することが知られているが、本研究では、エルデカルシトールがメカニカルストレスのかかる部位においてスクレロスチン産生を有意に抑制して、ミニモデリングを誘導することから、ミニモデリング誘導因子としてメカニカルストレスが強く示唆された。今回の結果は、骨粗鬆症治療において、薬剤治療だけでなく運動療法も組み合わせることで効率的にミニモデリングを誘導し骨量増加につながる可能性が得られた。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 5 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 5 results) Book (1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Evocalcet Rescues Secondary Hyperparathyroidism-driven Cortical Porosity in CKD Male Rats2023

    • Author(s)
      Hasegawa Tomoka、Tokunaga Shin、Yamamoto Tomomaya、Sakai Mariko、Hongo Hiromi、Kawata Takehisa、Amizuka Norio
    • Journal Title

      Endocrinology

      Volume: 164 Issue: 4 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1210/endocr/bqad022

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    • Author(s)
      Muneyama Takafumi、Hasegawa Tomoka、Yimin、Yamamoto Tomomaya、Hongo Hiromi、Haraguchi-Kitakamae Mai、Abe Miki、Maruoka Haruhi、Ishizu Hotaka、Shimizu Tomohiro、Sasano Yasuyuki、Li Minqi、Amizuka Norio
    • Journal Title

      Journal of Oral Biosciences

      Volume: 65 Issue: 2 Pages: 163-174

    • DOI

      10.1016/j.job.2023.04.002

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    • Author(s)
      Sasaki S, Shiozaki Y, Hanazaki A, Koike M, Tanifuji K, Uga M, Kawahara K, Kaneko I, Hasegawa T, Amizuka N, Miyamoto KI, Nagamori S, Kanai Y, Segawa H.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12巻1号 Issue: 1 Pages: 6353-6353

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10409-3

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    • Author(s)
      Moritani Yasuhito、Hasegawa Tomoka、Yamamoto Tomomaya、Hongo Hiromi、Yimin、Abe Miki、Yoshino Hirona、Nakanishi Ko、Maruoka Haruhi、Ishizu Hotaka、Shimizu Tomohiro、Takahata Masahiko、Iwasaki Norimasa、Li Minqi、Tei Kanchu、Ohiro Yoichi、Amizuka Norio
    • Journal Title

      Journal of Oral Biosciences

      Volume: 64 Issue: 4 Pages: 410-421

    • DOI

      10.1016/j.job.2022.10.001

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      長谷川智香、山本知真也、本郷裕美、阿部未来、網塚憲生
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      Volume: - Pages: 64-65

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      網塚憲生、長谷川智香、本郷裕美、山本知真也
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      第41回日本骨形態計測学会記録集

      Volume: - Pages: 62-63

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      Takahata M., Shimizu T., Yamada T., Yamada S., Yamamoto T., Hasegawa T., Fujita R., Kobayashi H., Endo T., Koike T., Amizuka N., Todoh M., Okumura J., Kajino T., Iwasaki N.
    • Journal Title

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      Volume: ー Issue: 4 Pages: 613-622

    • DOI

      10.1007/s00774-022-01323-9

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    • Journal Title

      Biomedical Research

      Volume: 42 Issue: 5 Pages: 161-171

    • DOI

      10.2220/biomedres.42.161

    • NAID

      130008090730

    • ISSN
      0388-6107, 1880-313X
    • Year and Date
      2021-09-21
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      Saito S., Shiwaku Y., Hamai R., Hasegawa T., Sakai S., Tsuchiya K., Sai Y., Iwama R., Amizuka N., Takahashi T., Suzuki O.
    • Journal Title

      Acta Biomaterialia

      Volume: 129巻 Pages: 309-322

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2021.05.017

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    • Author(s)
      Shunichi Yokota, Gen Matsumae, Tomohiro Shimizu, Tomoka Hasegawa, Taku Ebata, Daisuke Takahashi, Cai Heguo, Yuan Tian, Hend Alhasan, Masahiko Takahata, Ken Kadoya, Alaa Terkawi, Norimasa Iwasaki
    • Journal Title

      Bone

      Volume: 153 Pages: 116140-116140

    • DOI

      10.1016/j.bone.2021.116140

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  • [Journal Article] Comparative immunolocalization of tissue nonspecific alkaline phosphatase and ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 in murine bone2021

    • Author(s)
      Yamamoto Tomomaya、Hasegawa Tomoka、Mae Takahito、Hongo Hiromi、Yamamoto Tsuneyuki、Abe Miki、Nasoori Alireza、Morimoto Yasuhito、Maruoka Haruhi、Kubota Keisuke、Haraguchi Mai、Li Minqi
    • Journal Title

      Journal of Oral Biosciences

      Volume: 63 Issue: 3 Pages: 259-264

    • DOI

      10.1016/j.job.2021.08.001

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Morphological assessment of the biological effects of eldecalcitol.2021

    • Author(s)
      Hasegawa T., Hongo H., Yamamoto T., Amizuka N.
    • Journal Title

      Osteoporotic Fracture and Systemic Skeletal Disorders

      Volume: ― Pages: 413-430

    • DOI

      10.1007/978-981-16-5613-2_27

    • ISBN
      9789811656125, 9789811656132
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  • [Presentation] モデリングまたは骨リモデリング領域における破骨細胞の機能と分化メカニズム2023

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      網塚憲生、長谷川智香、本郷裕美、山本知真也
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      第63回歯科基礎医学会学術大会
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    • Author(s)
      長谷川智香、山本知真也、本郷裕美、網塚憲生
    • Total Pages
      661
    • Publisher
      日本臨牀社
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  • [Remarks] reserchmap 網塚憲生

    • URL

      https://researchmap.jp/read0009367

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      https://www.den.hokudai.ac.jp/

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  • [Remarks] 北海道大学大学院歯学研究院口腔健康科学分野硬組織発生生物学教室

    • URL

      https://www.den.hokudai.ac.jp/anatomy2/hokudai_d/index.html

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Published: 2021-07-13   Modified: 2024-01-30  

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