2020 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of locomotor tissues in the maxillofacial region under mechanical stimuli
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18K17014
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
小野 岳人 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (40772471)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 運動器科学 / 咀嚼 / 骨代謝 / 筋代謝 / メカニカルストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨や筋は、運動時に力を発揮すると同時にその衝撃に耐えるよう、組織量や強度が調節されている。顎口腔領域では、食物を摂取したり緊張で食いしばる時に、咀嚼筋が力を発揮し、顎骨がその力を受ける。咀嚼力が顎骨や咀嚼筋を強化することは経験的によく知られていることであるが、そのメカニズムには不明な点が多い。本研究では、申請者は咀嚼運動が低下/増加したマウスを解析し、咀嚼運動による力学刺激下で機能する運動器間相互制御因子、インターロコモレギュレーターの探索に取り組んだ。
研究を遂行するにあたり、まずは咀嚼強化モデルを確立した。マウスに高硬度飼料を与えることで咀嚼を強化したところ、咀嚼回数の増加に伴い咬筋が肥大し、咀嚼力に耐えられるように顎骨形態が変化した。遺伝子発現解析の結果、下顎骨の咬筋腱付着部近傍の骨細胞においてIGF-1発現が上昇していた。IGF-1は腱細胞の骨芽細胞への分化を誘導した。また、咬筋ではIGF-1受容体の発現が増加していた (Inoue and Ono, Sci. Rep., 2019)。以上より、顎口腔系におけるメカニカルストレスが顎骨骨細胞におけるIGF-1産生を増加させ、これがインターロコモレギュレーターとして作用し、顎骨や咀嚼筋を強化すると考えられる。
IGF-1以外のインターロコモレギュレーター分子を探索する目的で、細胞の伸展培養を行い、それらの細胞の遺伝子発現を網羅的に解析した。力学刺激に伴い発現が変動する遺伝子の中からInterlocomoregulator1 (Ilr1) および Ilr2を見出し、それらのコンディショナルノックアウトマウスを作成した。筋細胞特異的Ilr1欠損マウスでは骨量が増加し、骨芽細胞特異的Ilr2欠損マウスでは筋量の低下傾向が認められた。このことから、Ilr1およびIlr2が運動器間制御分子であることが示唆された。
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