メカニカルストレスの感知機序と骨形成促進効果への低分子Gタンパクの役割の検索

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17591588
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 祷 史明 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助手 (70381986)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高岡 邦夫 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (30112048) ; 香月 憲一 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (80254407) ; 岩城 啓好 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 講師 (20381981)
• Keywords: メカニカルストレス / 骨芽細胞 / 骨形成 / BMP / 低分子G蛋白

Research Abstract

2×2cmのシリコンチャンバー上にマウス骨芽細胞系MC3T3-E1 cell及び骨髄間葉系細胞ST-2を接着培養させ、共に10%のストレッチを6時間程度かけると、ファロイジンを用いた蛍光染色にてアクチンストレスファイバーが増生することが確認できた。またFRA-2染色にてMC3T3-E1 cellに10%程度のストレッチをかけるとCa^<2+>が流入しまたそれはCa^<2+>キレート剤やガドリニウムにてブロックされる、即ちSA channelを介した反応であることが確認できた。次にALP活性のストレッチ量の違いによる条件検討を進め、8%を超えるストレッチを12時間以上かけると細胞がチャンバー上からはがれ、蛋白量が落ちALP活性の測定が安定して行えないことが判明。安定してALP活性を出すためには1〜2%のストレッチをかけることが最適であることがわかった。1%のストレッチを24時間かけたST-2に5%BMP4コンディションメディウムをかけ48時間培養するとALP活性がストレッチをかけない群よりも亢進することが有意差を持って判明した(p>0.05)がまだこの結果は安定しておらず、より細胞数を増やして実験できる3.3cm×3.3cmのシリコンチャンバーを用いて条件検討をさらに詳細に進めていく予定である。条件検討はMC3T3-E1 cellにおいても同様に進めまたBMP4を加えてからストレッチをかけるグループについても検討する。この結果からrealtime RT-PCRを用いてCOX2やCbfa-1の経時的な発現も解析する。更にRho-inhibitorやCOX2 inhibitorを共投与しストレッチからのシグナル伝達におけるRho及びCOX2の関与も検討していく。

Research Products

• [Journal Article] Optimized use of a biodegradable polymer as a carrier material for the local delivery of recombinant human bone morphogenetic protein-2(rhBMP-2) (2006)
  • Author(s): Kato M, Toyoda H, Namikawa T, Hoshino M, Terai H, Miyamoto S, Takaoka K.
  • Journal Title: Biomaterials 27・(9) Pages: 2035-2041
• [Journal Article] Bone morphogenetic protein activities are enhanced by 3', 5' -cyclic adenosine morphosphate through suppression of Smad6 expression in osteoprogenitor cells. (2006)
  • Author(s): Sugama R, Koike T, Imai Y, Nomura-Furuwatari C, Takaoka K.
  • Journal Title: Bone 38・(3) Pages: 206-214
• [Journal Article] A biodegradable delivery system for antibiotics and recombinant human bone morphogenetic protein-2 : A potential treatment for infected bone defects. (2005)
  • Author(s): Suzuki A, Terai H, Toyoda H, Namikawa T, Yokota Y, Tsunoda T, Takaoka K.
  • Journal Title: Journal of Orthopedic Research 24・(3) Pages: 327-332
• [Journal Article] Preparation of the flexion gap affects the extension gap in total knee arthroplasty. (2005)
  • Author(s): Sugama R, Kadoya Y, Kobayashi A, Takaoka K.
  • Journal Title: Journal of Arthroplasty 20・(5) Pages: 602-607
• [Journal Article] Expression profiles of BMP-related molecules induced by BMP-2 or -4 in muscle-derived primary culture cells. (2005)
  • Author(s): Nakamura Y, Wakitani S, Saito N, Takaoka K.
  • Journal Title: Journal of Bone and Mineral Metabolism 23・(6) Pages: 426-434
• [Journal Article] The effects of heat on the biological activity of recombinant hums bone morphogenetic protein-2 (2005)
  • Author(s): Ohta H, Wakitani S, Tensho K, Horiuchi H, Wakabayashi S, Saito N, Nakamura Y, Nozaki K, Imai, Y, Takaoka K.
  • Journal Title: Journal of Bone and Mineral Metabolism 23・(6) Pages: 420-425
• [Journal Article] Evaluation of rotator cuff tears with magnetic resonance arthrography (2005)
  • Author(s): Toyoda H, Ito Y, Tomo H, Nakao Y, Koike T, Takaoka K.
  • Journal Title: Clinical Orthopedics and Related Research 439 Pages: 109-115
• [Journal Article] Hepatocyte growth factor contributes to fracture repair by upregulating the expression of BMP receptors. (2005)
  • Author(s): Imai Y, Terai H, Nomura-Furuwatari C, Mizuno S, Matsumoto K, Nakamura T, Takaoka K.
  • Journal Title: Journal of Bone and Mineral Research 20・(10) Pages: 1723-1730
• [Journal Article] Experimental spinal fusion with recombinant human bone morphogenetic protein-2 delivered by a synthetic polymer and beta-tricalcium phosphate in a rabbit model. (2005)
  • Author(s): Namikawa T, Terai H, Suzuki E, Hoshino M, Toyoda H, Nakamura H, Miyamoto S, Takahashi N, Ninomiya T, Takaoka K.
  • Journal Title: Spine 30・(15) Pages: 1717-1722
• [Journal Article] Individuality and reproducibility in high-speed motion of volleyball spike jumps by phase-matching and averaging. (2005)
  • Author(s): Tokuyama M, Ohashi H, Iwamoto H, Takaoka K, Okubo M.
  • Journal Title: Journal of Biomechanics 38・(10) Pages: 2050-2057
• [Journal Article] Magnetic resonance and computed tomography-based scoring system for the differential diagnosis of vertebral fractures caused by osteoporosis and malignant tumors. (2005)
  • Author(s): Yuzawa Y, Ebara S, Kamimura M, Tateiwa Y, Kinoshita T, Itoh H, Takahashi J, Karakida O, Sheena Y, Takaoka K.
  • Journal Title: Journal of Orthopedic Science 10・(4) Pages: 345-352
• [Journal Article] Microbubble-enhanced ultrasound exposure promotes uptake of methotrexate into synovial cells and enhanced antiinflammatory effects in the knees of rabbits with antigen-induced arthritis. (2005)
  • Author(s): Nakaya H, Shimizu T, Isobe K, Tensho K, Okabe T, Nakamura Y, Nawata M, Yoshikawa H, Takaoka K, Wakitani S.
  • Journal Title: Arthritis and Rheumatism 52・(8) Pages: 2559-2566
• [Journal Article] Case reports : ossified mass of the rotator cuff tendon in the subacromial bursa. (2005)
  • Author(s): Matsumoto I, Ito Y, Tomo H, Nakao Y, Takaoka K.
  • Journal Title: Clinical Orthopedics and Related Research 437 Pages: 247-250
• [Journal Article] Augumentation of bone morphogenetic protein-induced bone mass by local delivery of a prostaglandin E EP4 receptor agonist. (2005)
  • Author(s): Toyoda H, Terai H, Sasaoka R, Oda K, Takaoka K.
  • Journal Title: Bone 37・(4) Pages: 555-562
• [Journal Article] Polyethylene wear particle generation in vivo in an alumina medial pivot total knee prosthesis. (2005)
  • Author(s): Minoda Y, Kobayashi A, Iwaki H, Miyaguchi M, Kadoya Y, Ohashi H, Takaoka K.
  • Journal Title: Biomaterials 26・(30) Pages: 6034-6040
• [Journal Article] Computerized assessment of Bankart lesions under tension with magnetic resonance arthrography. (2005)
  • Author(s): Ito Y, Sakai T, Tomo H, Nakao Y, Inui K, Koike T, Nakatsuchi T, Takaoka K.
  • Journal Title: Journal of Shoulder and Elbow Surgery 14・(3) Pages: 247-251
• [Journal Article] A new biotechnology for articular cartilage repair : subchondral implantation of a composite of interconnected porous hydroxyapatite, synthetic polymer (PLA-PEG), and bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2). (2005)
  • Author(s): Tamai N, Myoui A, Hirao M, Kaito T, Ochi T, Tanaka J, Takaoka K, Yoshikawa H.
  • Journal Title: Osteoarthritis and Cartilage 13・(5) Pages: 405-417
• [Journal Article] Rotational deformity in varus osteoarthritis of the knee : analysis with computed tomography. (2005)
  • Author(s): Matui Y, Kadoya Y, Uehara K, Kobayashi A, Takaoka K.
  • Journal Title: Clinical Orthopedic and Related Research 433 Pages: 147-151
• [Journal Article] Repair of an intercalated long bone, defect with a synthetic biodegradable bone-inducing implant. (2005)
  • Author(s): Yoneda M, Terai H, Imai Y, Okada T, Nozaki K, Inoue H, Miyamoto S, Takaoka K.
  • Journal Title: Biomaterials 26・(25) Pages: 5145-5152