骨細胞が産生する内因性鎮痛因子MENKは機械的刺激が促す骨代謝を制御するか

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K09828
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 竹下 信郎 東北大学, 歯学研究科, 助教 (50431515)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 照子 東北大学, 歯学研究科, 名誉教授 (00127250) ; 吉田 倫子 東北大学, 大学病院, 助教 (80746818) ; 関 大輔 東北大学, 大学病院, 助教 (90758442) ; 高野 郁子 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (90770462)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 骨細胞 / methionin enkephalin / CCN2/CTGF / 機械的刺激

Outline of Annual Research Achievements

機械的刺激を受容した骨細胞による骨代謝制御に、骨細胞自身のアポトーシスによる骨吸収がある。そのため、機械的刺激が促す骨細胞アポトーシスの分子制御の解析は、未知の骨代謝機序を解明するうえで重要である。神経性因子methionin enkephalin (MENK)は、内因性鎮痛因子として作用するほか、骨代謝制御に関わる。代表者らは、MENKが骨細胞において発現することを初めて示した。興味深いことに、MENKはアポトーシスの発現に関わる。一方、CCN2/CTGFは、種々の因子と結合することにより多彩な生物学的活性を発揮するが、MENKとの関わりは不明である。本研究では、CCN2/CTGFとの相互作用に着目して、機械的刺激が促す骨細胞のアポトーシスにおけるMENKの役割を明らかにする。
本年度は、圧縮力を負荷したマウス頭蓋骨の骨細胞におけるMENK発現の解析を行った。その結果、圧縮力は骨細胞におけるMENK発現を抑制することが明らかとなった。また、マウス頭蓋骨において圧縮力は骨細胞のアポトーシスを促す一方で、MENKを投与することによりアポトーシスが抑制することが示された。さらには、CCN2/CTGF中和抗体を投与後に頭蓋骨に圧縮力を負荷すると、MENKの発現が有意に上昇することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

圧縮力により誘導される骨細胞のアポトーシスをMENKが制御することが明らかとなり、またCCN2/CTGFがMENK発現を制御することが明らかとなったため。

Strategy for Future Research Activity

圧縮力が負荷された骨細胞におけるMENK下流シグナリング経路の解析を行い、圧縮力による骨細胞のアポトーシス誘導におけるMENKの役割と分子メカニズムのさらなる解明を行う。具体的には、外因性MENKを皮下注射し、マウスの頭蓋骨に圧縮力を負荷した後に頭蓋骨を摘出し、MENKの下流でアポトーシスを制御することが予測される候補因子の発現を、免疫染色により解析する。さらに、骨細胞培養系において、その候補因子の過剰発現と発現抑制を行い、機能の解析を行う。

Causes of Carryover

使用を予定していた試薬の納期が大幅に遅れており、次年度にその試薬を用いることとなったため。

Research Products

• [Journal Article] Insulin-like growth factor 1 modulates bioengineered tooth morphogenesis (2019)
  • Author(s): Oyanagi T, Takeshita N, Hara M, Ikeda E, Chida T, Seki D, Yoshida M, Seiryu M, Takano I, Kimura S, Oshima M, Tsuji T, Takano-Yamamoto T
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 23 Pages: 368
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36863-6.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Vibration enhances osteoclastogenesis by inducing RANKL expression via NF-κB signaling in osteocytes (2019)
  • Author(s): Sakamoto M, Fukunaga T, Sasaki K, Seiryu M, Yoshizawa M, Takeshita N, Takano-Yamamoto T
  • Journal Title: Bone Volume: 20 Pages: 56-66
  • DOI: 10.1016/j.bone.2019.03.024.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biosafety, stability, and osteogenic activity of novel implants made of Zr70Ni16Cu6Al8 bulk metallic glass for biomedical application (2018)
  • Author(s): Ida H, Seiryu M, Takeshita N, Iwasaki M, Yokoyama Y, Tsutsumi Y, Ikeda E, Sasaki S, Miyashita S, Sasaki S, Fukunaga T, Deguchi T, Takano-Yamamoto T
  • Journal Title: Acta Biomater Volume: 1 Pages: 505-517
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2018.05.020.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 振動刺激による歯の移動促進効果における破骨細胞に対するTGFβの役割 (2018)
  • Author(s): 佐々木紀代、福永智広、坂本麻由理、清流正弘、竹下信郎、山本照子
  • Organizer: 第７７回日本矯正歯科学会大会
• [Presentation] Odz3はRhoA、アクチン制御を介した遊走促進および分化の促進により、ATDC5の軟骨細胞分化を調整する (2018)
  • Author(s): 高野郁子、竹下信郎、関大輔、大柳俊仁、吉田倫子、木村晴地、川津正慶、山本照子
  • Organizer: 第７７回日本矯正歯科学会大会
• [Presentation] 新素材Zr70Ni16Cu6Al8金属ガラス製スクリューの生体安定性、骨形成能および生体安定性について (2018)
  • Author(s): 井田裕人、清流正弘、竹下信郎、岩崎将也、横山嘉彦、堤祐介、池田悦子、佐々木聡史、宮下俊郎、佐々木周太郎、福永智広、出口徹、山本照子
  • Organizer: 第７７回日本矯正歯科学会大会
• [Presentation] IGF1 regulates morphogenesis of bioengineered teeth via proliferation and differentiation of dental epithelial and mesenchymal cells (2018)
  • Author(s): Toshihito Oyanagi，Nobuo Takeshita，Mamiko Hara，Etsuko Ikeda， Toko Chida，Daisuke Seki，Michiko Yoshida，Masahiro Seiryu，Ikuko Takano，Seiji Kimura，Masamitsu Oshima，Takashi Tsuji，Teruko Takano-Yamamoto
  • Organizer: 5th Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society World Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ten-m/Odz3はFGF2によるRhoA活性制御を介してATDC5のアクチン再構成、遊走、分化を促す (2018)
  • Author(s): 竹下信郎、高野郁子、関大輔、大柳俊仁、吉田倫子、山本照子
  • Organizer: 第３６回日本骨代謝学会学術集会