The crosstalk between intracellular cAMP and Ca2+ signaling in odontoblasts

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K10117
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
• Research Institution: Tokyo Dental College
• Principal Investigator: Kimura Maki 東京歯科大学, 歯学部, 講師 (90582346)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渋川 義幸 東京歯科大学, 歯学部, 教授 (30276969) ; 東川 明日香 東京歯科大学, 歯学部, 助教 (20822472) ; 黄地 健仁 東京歯科大学, 歯学部, 助教 (30803564)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 象牙芽細胞 / 象牙質形成 / Cyclic AMP

Outline of Final Research Achievements

This study demonstrated the expression of calcitonin gene-related peptide, parathyroid hormone, IP, 5-hydroxytryptamine 5-HT4, dopamine D1, adenosine A2A, and vasoactive intestinal polypeptide receptors, G protein-coupled receptors, in odontoblasts and activation of the receptors activate adenylyl cyclase, resulting in increase in intracellular cAMP level. The activation of adenylyl cyclase also induced Ca2+ influx from extracellular medium via Zn2+-sensitive Ca2+ channels in odontoblasts. In addition, odontoblasts expressed plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) 1-4. The intracellular Ca2+ increased by hypotonic or high-pH stimulation was extruded via PMCA in odontoblasts. PMCA in odontoblasts participates in maintenance of cellular Ca2+ homeostasis, dentinogenesis under physiological condition and reactionary dentin formation.

Free Research Field

口腔生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で象牙芽細胞での様々なGsタンパク質共役型受容体の発現や細胞内cAMP増加誘発性Ca2+流入の経路、PMCAの生理的・第３象牙質形成への関与を明らかにしたことは、象牙芽細胞での細胞内cAMPシグナルとCa2+シグナルのクロストークを解明するための基盤となる研究成果となった。したがって、本研究で得られた成果は象牙質形成に重要な象牙芽細胞内Ca2+シグナルに対するcAMPの修飾を明らかにすることにつながり、象牙質形成機構の新たな理解をもたらし、反応象牙質形成を促進する新規薬剤の開発へと発展させていく足がかりとなった。