実験的高血圧マウスモデルによる破骨細胞形成および矯正学的歯の移動の解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K10397
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 北浦 英樹 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (60295087)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 溝口 到 東北大学, 歯学研究科, 教授 (20200032) ; 島 和弘 東北大学, 歯学研究科, 非常勤講師 (40792148) [Withdrawn] ; 石田 匡彦 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (80770891) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 高血圧 / 破骨細胞 / 骨吸収 / 歯の移動 / マウス

Outline of Annual Research Achievements

近年、高齢化に伴い、歯科矯正領域においても高血圧を有する患者が増加してきている。この高血圧は骨粗鬆症性骨折のリスクとなると報告された。また、高血圧によって起こるレニン-アンジオテンシン系の亢進は、骨吸収を増加させることがわかった。そのため高血圧治療薬であるアンジオテンシンII受容体拮抗薬（ARB）やアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬は、骨吸収を抑制することが報告された。矯正学的歯の移動では、破骨細胞が骨を吸収し歯が移動していく。これらのことから高血圧患者において、矯正学的歯の移動に影響が出ることが考えられる。本研究の目的は、高血圧および高血圧抑制剤の破骨細胞形成への影響およびメカニズムの解明、さらに矯正学的歯の移動への影響をin vitroおよびin vivoで解明することが目的である。現在までにマウス（C57BL6/J、8週齢雄）にLNAMEを飲用水にて2週間飲用させる。その後、2週間は、通常の飲用水に変える。その後、3週間は高塩分食を与え、高血圧マウスを作成することに成功した。高血圧マウスおよび正常マウスの頭蓋骨にLPSを注入し、頭蓋骨の組織切片より破骨細胞形成および骨吸収を評価した。正常マウスと比較して高血圧マウスは、破骨細胞形成および骨吸収が増加した。また、高血圧マウスの頭蓋部および血清中のTNF-αが増加した。さらに、AT1Rの発現が増加した。TNF-αが骨芽細胞に作用するとAT1Rの発現が増加をin vitroで見出した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

マウスにおいて高血圧を誘導したという報告は少なく、一番難しいであろうと思われた高血圧マウスモデルが作成できた。この高血圧マウスおよび正常マウスの頭蓋骨にLPSを5日間連続で注入し、頭蓋骨の組織切片より破骨細胞形成および骨吸収を評価した。高血圧マウスおよび正常マウスの頭蓋骨の組織切片を作製した。その後TRAP染色を行い、破骨細胞数を測定し、評価した。また、骨吸収はマイクロCTを用いて撮影し、骨吸収を評価した。正常マウスと比較して高血圧マウスは、破骨細胞形成および骨吸収が増加した。さらに高血圧マウスではTNF-αの発現およびATR1の増加が見られた。TNF-αが骨芽細胞に作用し、ATR1が増加することを見出しており、メカニズムの解明のとっかかりができた。

Strategy for Future Research Activity

今後は、同様に高血圧マウスを作成し、高血圧マウスおよび正常マウスの頭蓋骨にLPSと同時にアンジオテンシンII受容体拮抗薬（ARB）やアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬を5日間連続で注入し、頭蓋骨の組織切片を作製する。その後TRAP染色を行い、破骨細胞数を測定し、評価する。さらにマイクロCTを用いて撮影し、骨吸収を評価する。さらに、高血圧マウスで破骨細胞が増加する原因として骨芽細胞のATR1 が増加していることを見出したことから、骨芽細胞に対してのATR1刺激のシグナル伝達等を解析する。

Causes of Carryover

購入予定だったの試薬が海外発注で予定より発送に時間がかかるということで、期間内に購入できなかったため次年度使用額が生じた。購入は予定通りに行い使用する計画である。

Research Products

• [Journal Article] Local administration of high-dose diabetes medicine exendin-4 inhibits orthodontic tooth movement in mice (2020)
  • Author(s): Shen Wei-Ren、Kitaura Hideki、Qi Jiawei、Ogawa Saika、Ohori Fumitoshi、Noguchi Takahiro、Marahleh Aseel、Nara Yasuhiko、Adya Pramusita、Mizoguchi Itaru
  • Journal Title: The Angle Orthodontist Volume: 91 Pages: 111～118
  • DOI: 10.2319/021320-103.1
• [Journal Article] Anti-c-fms Antibody Prevents Osteoclast Formation and Bone Resorption in Co-Culture of Osteoblasts and Osteoclast Precursors In Vitro and in Ovariectomized Mice (2020)
  • Author(s): Nara Yasuhiko、Kitaura Hideki、Ogawa Saika、Shen Wei-Ren、Qi Jiawei、Ohori Fumitoshi、Noguchi Takahiro、Marahleh Aseel、Pramusita Adya、Kinjo Ria、Mizoguchi Itaru
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 21 Pages: 6120～6120
  • DOI: 10.3390/ijms21176120
  • Open Access
• [Journal Article] Effect of a DPP-4 Inhibitor on Orthodontic Tooth Movement and Associated Root Resorption (2020)
  • Author(s): Qi Jiawei、Kitaura Hideki、Shen Wei-Ren、Ogawa Saika、Ohori Fumitoshi、Noguchi Takahiro、Marahleh Aseel、Nara Yasuhiko、Adya Pramusita、Mizoguchi Itaru
  • Journal Title: BioMed Research International Volume: 2020 Pages: 1～9
  • DOI: 10.1155/2020/7189084
  • Open Access
• [Journal Article] Osteocyte-Related Cytokines Regulate Osteoclast Formation and Bone Resorption (2020)
  • Author(s): Kitaura Hideki、Marahleh Aseel、Ohori Fumitoshi、Noguchi Takahiro、Shen Wei-Ren、Qi Jiawei、Nara Yasuhiko、Pramusita Adya、Kinjo Ria、Mizoguchi Itaru
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 21 Pages: 5169～5169
  • DOI: 10.3390/ijms21145169
  • Open Access
• [Journal Article] TNF-α stimulates the expression of RANK during orthodontic tooth movement (2020)
  • Author(s): Noguchi Takahiro、Kitaura Hideki、Ogawa Saika、Qi Jiawei、Shen Wei-Ren、Ohori Fumitoshi、Marahleh Aseel、Nara Yasuhiko、Pramusita Adya、Mizoguchi Itaru
  • Journal Title: Archives of Oral Biology Volume: 117 Pages: 104796～104796
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2020.104796
• [Journal Article] Obtaining Primary Osteocytes through Murine Calvarial Fractionation of GFP-Expressing Osteocytes (2020)
  • Author(s): Marahleh Aseel、Kitaura Hideki、Ogawa Saika、Shen Wei-Ren、Qi Jiawei、Ohori Fumitoshi、Noguchi Takahiro、Nara Yasuhiko、Pramusita Adya、Kinjo Ria、Mizoguchi Itaru
  • Journal Title: Journal of Visualized Experiments Volume: 160 Pages: e61513
  • DOI: 10.3791/61513
  • Open Access
• [Journal Article] IL-33 Inhibits TNF-α-Induced Osteoclastogenesis and Bone Resorption (2020)
  • Author(s): Ohori Fumitoshi、Kitaura Hideki、Ogawa Saika、Shen Wei-Ren、Qi Jiawei、Noguchi Takahiro、Marahleh Aseel、Nara Yasuhiko、Pramusita Adya、Mizoguchi Itaru
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 21 Pages: 1130～1130
  • DOI: 10.3390/ijms21031130
  • Open Access
• [Presentation] TNF-α Directly and Indirectly Induces RANKL Expression on Osteocytes during Orthodontic Tooth Movement. (2020)
  • Author(s): Ohori F, Kitaura H, Marahleh A, Kishikawa A, Ogawa S, Noguchi T, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Ma J, Mizoguchi I.
  • Organizer: International JointSymposium 2020, The 15th International Workshop on Biomaterials in Interface ScienceThe 11th Symposium on Innovative Dental-Engineering Alliance,
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TNF-α induces orthodontic tooth movement and enhances osteocyte RANKL expression by activating MAPKs and NFκB pathway. (2020)
  • Author(s): Marahleh A, Kitaura H, Ohori F, Ogawa S, Noguchi T, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Solt-sensitive hypertension exacerbates osteoclastogenesis and bone resorption in vivo. (2020)
  • Author(s): Pramusita A, Kitaura H, Ogawa S, Ohori F, Noguchi T, Marahleh A, Nara Y, Kinjo R, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Micro-osteoperforations induce TNF-α expression and accelerate orthodontic tooth movement in mice. (2020)
  • Author(s): Kinjo R, Kitaura H, Ogawa S, Ohori F, Noguchi T, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Craniofacial characteristics, malocclusions and successful orthodontic treatment results in 3 Diamond Blackfan Syndrome patients. (2020)
  • Author(s): Sasaki S, Kitaura H, Yoshida M, Mayama A, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Statistical and clinical survey of congenital disease patients in the past 10-year period in Tohoku University Hospital Department of orthodontics. (2020)
  • Author(s): Sasaki S, Kitaura H, Maeda T, Ogawa S, Ogura H, Kameda M, Kinjo R, Shigemi S, Numazaki K, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Role of TNF-α-responsible stromal clls to osteoclast and odontoclast formation during orthodontic tooth movement. (2020)
  • Author(s): Ogawa S, Kitaura H, Ohori F, Noguchi T, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TNF-α stimulates the expression of RANK during orthodontic tooth movement. (2020)
  • Author(s): Noguchi T, Kitaura H, Ogawa S, Ohori F, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Diabetes medicine DPP-4 inhibitor inhibits orthodontic tooth movement and associated root resorption in mouse tooth movement model. (2020)
  • Author(s): Noguchi T, Kitaura H, Qi J, Ogawa S, Ohori F, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Diabetes Medicine Glucagon-Like Peptode-1 Receptor Agonist Inhibits Orthodontic Tooth Movement and Root Resorption. (2020)
  • Author(s): Ohori F, Kitaura H, Shen WR, Ogawa S, Noguchi T, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Mizoguchi I
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inhibitory Effect of IL-33 on TNF-α-Induced Osteoclastogenesis and Orthodontic Tooth Movement. (2020)
  • Author(s): Ohori F, Kitaura H, Ogawa S, Noguchi T, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Mizoguchi I.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of the Molecular Mechanism of TNF-α-Induced RANK on Osteoclast Precursors in Orthodontic Tooth Movement. (2020)
  • Author(s): Noguchi T, Kitaura H, Ogawa S, Ohori F, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Mizoguchi I.
  • Organizer: American Society for Bone and Mineral Research 2020 Annual Meeting.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of Effect of IL-33 on TNF-α-Induced Osteoclast Formation and Orthodontic Tooth Movement. (2020)
  • Author(s): Ohori F, Kitaura H, Ogawa S, Noguchi T, Marahleh A, Nara Y, Pramusita A, Kinjo R, Mizoguchi I.
  • Organizer: American Society for Bone and Mineral Research 2020 Annual Meeting.
  • Int'l Joint Research