2018 Fiscal Year Annual Research Report
Clarifying the Mechanism of Osteocyte Mechanosensing and Intercellular Communication Depending on Mechanical Environment
| Project/Area Number |
16K17980
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
亀尾 佳貴 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60611431)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 骨細胞 / 骨リモデリング / 骨小腔‐骨細管系 / 力学刺激感知 / バイオメカニクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、骨に対する力学的負荷実験と計算機シミュレーションによる力学解析とを相補的に活用することにより、力学環境に依存した骨細胞の力学刺激感知・情報伝達特性を明らかにすることを目的とし、以下の研究成果を得た。
１．骨細胞に負荷される流れ刺激の定量評価：間質液流れを介した骨細胞の力学刺激感知過程において、流路である骨細管の形状や細胞周囲マトリックスなどの骨細胞周囲構造が骨細胞の流れ刺激に及ぼす影響を明らかにするため、流体‐構造連成解析により、間質液流れにともなう骨細胞突起のひずみを定量的に評価した。その結果、骨細胞周囲構造に依存したひずみ増幅効果が明らかとなり、骨細胞の力学刺激感知過程において、その重要性が示唆された。
２．間質液流れによるシグナル分子輸送解析：骨組織への繰返し力学的負荷にともない駆動される間質液の流れを多孔質弾性論に基づいて評価し、骨細胞より産生されたシグナル分子の移流・拡散挙動をシミュレーションにより解析した。その結果、シグナル分子の輸送は、間質液の流れにより促進され、分子量が大きなシグナル分子ほどその効果が大きいことが示された。
３．力学的負荷に対する骨代謝関連遺伝子発現解析：生体外に摘出したマウス大腿骨に対して繰返し４点曲げ負荷を与え、一定期間の器官培養の後、リアルタイムPCR解析により骨代謝関連遺伝子の発現量を評価した。その結果、力学負荷群と無負荷群、および各群の時間変化において、有意な差や変動は認められず、器官培養中に進行するアポトーシスが遺伝子発現に大きな影響を及ぼしている可能性が示唆された。
最終年度においては、骨細管の曲率が流れにともなう骨細胞突起のひずみに及ぼす影響を調べるとともに、昨年度に構築した骨組織に対するin vitro力学的負荷実験系を用い、力学的負荷が骨代謝関連遺伝子の発現量の経時変化に及ぼす影響を解析した。
|
