2022 Fiscal Year Annual Research Report
A new function of Shh signaling to control epithelial actomyosin contractility during tooth morphogenesis
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19K10047
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
山中 淳之 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 准教授 (80343367)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中富 満城 産業医科大学, 産業保健学部, 准教授 (10571771)
大峡 淳 新潟大学, 医歯学系, 教授 (40266169)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 歯の発生 / マウス / トガリネズミ / Shh / Fgf4 / アクトミオシン / 形態形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯冠の形成過程において、歯胚上皮にエナメル結節 (enamel knot, EK) と呼ばれるシグナリングセンターが形成され、EKから分泌される様々なシグナル分子の働きにより、歯胚の細胞の挙動 (cell behavior) が決定され、上皮と間葉の境界形状（将来のエナメル象牙境）が決定されると考えられる。そこで、本研究では、歯冠の形状が異なる2種の実験動物、マウス (Mus musculus) とトガリネズミ (Suncus murinus) の歯冠の形態形成を比較した。マウスの臼歯は背の低い円錐形の咬頭をもつ鈍頭歯型を示すが、トガリネズミでは咬頭が鋭く尖った切縁歯型を示し、咬頭頂から伸びる稜が発達している。EKから分泌されるShh, Fgf4などのシグナル分子が、どのように咬頭や稜の形態の違いを生みだすのかを調べた。
帽状期歯胚では、2種の歯胚の形状に大きな違いはなく、primary EKが1つ形成され、ShhやFgf4の発現パターンにも違いはなかった。しかし、鐘状期になると、マウスと比べて、トガリネズミでは、Fgf4が極めて小さな発現ドメインを持つようになり、それを中心に内エナメル上皮が背の高い円錐形に配列した。ShhはFgf4の発現ドメイン (secondary EKs) を中心に円錐形に発現した。Fgf4の発現部位の直下に鋭い咬頭頂が形成されるが、その発現が次第に移動を開始し、その軌跡にそって稜が形成された。トガリネズミの歯胚の器官培養を利用して、Shhの機能を阻害すると、歯胚上皮のミオシンIIが不活性化し、細胞張力が減少し、その結果、咬頭が低く、稜が発達しない歯が形成された。以上のことから、FGFは、細胞増殖を制御して、咬頭頂や稜の位置を決定し、Shhは歯胚上皮のアクトミオシン骨格を調整して、咬頭の高さを決定することが示された。
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