Study on the mechanism of chondrocyte proliferation and bone growth from the viewpoint of sulfur respiration

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K23118
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0907:Oral science and related fields
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: Sasama Yuji 昭和大学, 歯学部, 助教 (90878464)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 活性硫黄分子種 / 骨成長 / 成長板軟骨

Outline of Final Research Achievements

Bone growth is induced by the proliferation and differentiation of growth plate chondrocytes in the epiphysis. How chondrocytes obtain the energy necessary for proliferation in the growth plate, where blood vessels are absent and the environment is hypoxic, is one of the questions to be answered. Recently, sulfur respiration was found in mammalian mitochondria. In this study, we fed 8-week-old mice for 4 weeks with a diet high in cystine as a substrate source for reactive sulfur species required for sulfur respiration. Mice fed with a diet containing 12-fold cystine showed a decrease in liver function. Histological findings suggested the possibility of inflammation. It was considered necessary to examine the age of the mice and the amount and method of cystine administration.

Free Research Field

生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

成長板軟骨の軟骨細胞の増殖と分化により骨成長が起こる。一方、成長板には血管が走行せず酸素の供給に乏しいことから、軟骨細胞は低酸素状態で増殖に必要なエネルギー産生を行うことができるはずで、その機序を理解することは、成長障害などへの対応に重要な示唆を与える。硫黄呼吸は重要な機序のひとつと考えられる。本研究で、低硫黄飼料はマウスの成長および生存を損なった。硫黄呼吸に必要なシステインの細胞外ソースであるシスチンを大量に含む飼料でマウスを飼育した。技術的な問題から８週齢のマウスで実験を行ったが、上記のような結果が得られた。このような試みは、成長改善方法を見出すために重要と考えられる。