電磁場を利用した伸張刺激下での筋及び骨細胞のダイナミックス

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10838021
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 弓削 類 広島大学, 医学部, 助手 (20263676)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川真田 聖一 広島大学, 医学部, 教授 (30127641)
• Keywords: 筋芽細胞 / magnetic microparticle / 磁場 / mechanical stretch / 細胞骨格 / 細胞分化 / 骨芽細胞 / 分化マーカー

Research Abstract

筋芽細胞株(L6)の細胞内に、エレクトロポレーション法を使って、直径0.05μmの微小磁性体(magnetic microparticle)を導入し、この細胞に種々の強さの直流定磁場をかけて磁性体を牽引することによって細胞に機械的張力を発生させる実験モデルを開発し、筋芽細胞への機械的伸張が、細胞形態、細胞骨格や細胞分化に及ぼす影響を経時的に観察した。その結果、1、磁性体を導入し、磁場をかけて細胞を伸展した群では、細胞が長軸方向に伸びて、ストレスファイバーが増加したことから、細胞伸展刺激下では、接触点からの張力を支える細胞骨格の構造を強化するためにストレスファイバーが発現することが示唆された。2、磁性体を導入し0.03Tと0.05Tの磁場をかけて細胞を伸展した群では、対照群(磁性体を導入したが磁場をかけなかった群、磁性体を導入せず磁場をかけた群、磁性体を導入せず磁場もかけなかった群)及び磁束密度0.01Tのものと比べ、筋芽細胞から筋管細胞への分化が早く起こる傾向があった。また、0.03Tより0.05Tの磁束密度を使って細胞伸展した方が、筋管細胞の発現が早かった。3、筋分化調整因子であるミオゲニンの発現も細胞を伸展した群でその発現が早まった。以上から機械的伸張により筋芽細胞の分化が早まることが形態的、分子生物学的に分かった。また、骨芽細胞株(MC3T3-E1)を用いて同様の研究を行った結果、筋芽細胞と同じく分化が早まることが形態的及び骨基質タンパク(最終分化マーカー)であるオステオカルシンの発現からも明らかにできた。

Research Products

• [Publications] Yuge L: "Differentlation of myoblasts in accelerated in culture in a magnetlc fleld."In Vitro Cell Dev Biol.. (in press). (2000)
• [Publications] 弓削 類: "磁場による培養骨芽細胞の分化促進.胞骨格と細胞分化に与える影響"Space Utilization Research,. (in press)16. (2000)
• [Publications] Yuge L: "Differentlation is accelerated in culture a magnetlc fleld."Italian Journal of Anatomy and Embryology. 787. 104-433 (1999)
• [Publications] 弓削 類: "Magnetic Microparticleを利用したmechanical tensionによる筋芽細胞の細胞化学的変化"Space Utilization Research,. 15. 126-128 (1999)
• [Publications] 弓削 類: "Mechanical tensionが筋芽細胞の細胞骨格と細胞分化に与える影響"理学療法学. 26(4). 149-150 (1999)
• [Publications] 弓削 類: "Magnetic Microparticleを利用したmechanical tensionによる筋芽細胞及び骨芽・破骨細胞の細胞化学的変化"宇宙科学. 10(4). 146-155 (1999)