骨系細胞のサーカディアンリズム発現機構の分子生物学的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14571758
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 篠田 壽 東北大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (80014025)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣谷 拡章 東北大学, 歯学部附属病院, 助手 (90312595) ; 竹山 禎章 東北大学, 大学院・歯学研究科, 助手 (00333823)
• Keywords: サーカディアンリズム / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 象牙芽細胞 / 軟骨細胞 / RT-PCR / 時計遺伝子 / クロックマウス

Research Abstract

平成14年度の実験として、骨芽細胞と破骨細胞の機能面での、サーカディアンリズムの時間構造を確定する目的で、ラットとマウスを用いた実験を行い、以下の結果を得た。
(1)ラット血清中の骨形成マーカー、骨吸収マーカーは、いずれも明期(睡眠期)に高値を示し、暗期(活動期)には低値となる有意のサーカディアンリズムを示した。破骨細胞機能を抑制するエチドロネートの投与は、骨吸収マーカーのサーカディアンリズムの振幅を著しぐ減少させた(血清中のオステオカルシン、アルカリホスファターニゼ活性、酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性、ピリジノリン、副甲状腺ホルモン、カルシトニンの測定)。
(2)骨芽細胞、象牙芽細胞、軟骨細胞のコラーゲン合成・分泌活性は、血清中骨形成マーカーの時間構造と同様、明期に高値を、暗期には低値となる明瞭なサーカディアンリズムを示した(^3H-プロリンの骨芽細胞、象牙芽細胞、軟骨細胞内への取込みと基質中への分泌を指標としたラジオオートグラフィーの観察、RT-PCR法、ノーザンブロット法によるタイプIコラーゲン、アルカリホスファターゼの骨組織、軟骨組織、歯髄組織における遺伝子発現の観察)。
(3)時計遺伝子Clockに変異を有するClockマウスでは、ワイルドタイプのマウスで見られる象牙質形成のサーカディアンリズムが観察されず、ウルトラディアンリズムが主に観察された(Clockマウス切歯象牙質の組織学的観察)。以上の実験結果を基礎に、骨系細胞のサーカディアンリズム発現機構のメカニズムについてさらに基礎的な解析を進めている。

Research Products

• [Publications] Haruyama N, Igarashi K, Saeki S, Ohtsuka-Isaya M, Shinoda H: "Estrous-cycle-dependent variation in orthodontic tooth movement"Journal of dental research. 81巻6号. 406-410 (2002)
• [Publications] Yamada S, Saeki S, Takahashi I, Igarashi K, Shinoda H, Mitani H: "Diurnal variation in the response of the mandible to orthopedic force"Journal of dental research. 81巻10号. 711-715 (2002)
• [Publications] Wang Y, Ohtsuka-Isoya, Shao P, Sakamoto S, Shinoda H: "Effects of methylprednisolon on bone formation and resorption in rats"Japanese journal of pharmacology. 70巻3号. 236-246 (2002)
• [Publications] Shao P, Ohtsuka-Isoya M, Shinoda H: "Circadian rhythms of bone formation and resorption and their relation to the effect of etidronate in rats"Chronobiology International. (in Press). (2003)