磁場と骨代謝調節ホルモンとの相乗効果を利用した新規骨疾患治療システムの開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21500404
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 鈴木 信雄 Kanazawa University, 環日本海域環境研究センター, 助教 (60242476)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 外史 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (80019786) ; 田渕 圭章 富山大学, 生命科学先端研究センター, 准教授 (20322109) ; 和田 重人 富山大学, 附属病院, 講師 (50303219)
• Keywords: 骨芽細胞 / 破骨細胞 / ウロコ / 変動磁場 / 骨再生モデル

Research Abstract

【目的】磁場を用いた新規治療システムを構築するため、本年度は、(1)ウロコの培養系(in vitro)を用いて、変動磁場による骨芽細胞及び破骨細胞に対する作用を解析し、さらに(2)生体(in vivo)新規骨形成モデルシステムの開発を行った。
【研究成果】本年度の研究成果の詳細を以下に示す。
1)3mTの磁場により、ウロコの破骨細胞の活性が有意に低下した。また、細胞の活性と同様に培地中のTRAP活性もコントロールに比べて有意に低下していた。一方、ウロコの骨芽細胞の活性は変化しなかったが、培養液中のALP活性が、コントロールと比較して上昇していた。したがって、3mTの磁場刺激でも骨形成が進行中であると推測される。また5mTでも3mTと同様な変化がみられた。
2)10及び30mTでは、骨芽細胞の活性が上昇し、それに伴い破骨細胞の活性も上昇していた。これら2種類の細胞は、密接に連絡しており、骨芽細胞で発現しているリガンドであるReceptor Activator of NF-κB Ligand(RANKL)と破骨細胞にあるレセプターであるReceptor Activator of NF-κB(RANK)が結合することにより、破骨細胞が活性化し、多核の活性型の破骨細胞に分化する。したがって、10及び30mTで24時間曝露することにより、骨芽細胞が活性化し、RANK-RANKLを通して破骨細胞も活性化された可能性が高い。今後、RANK及びRANKL mRNAの発現を解析する予定である。
3)キンギョのウロコの再生を解析した結果、水温27℃で10日間飼育すれば、ウロコの石灰化が進行し、骨として解析可能なウロコが作られることが判明した。そこで、まず3mTの磁場を10日間照射し、その期間で再生されるウロコに対する影響を解析した。その結果、3mTの磁場照射により再生ウロコの骨芽細胞の活性と破骨細胞の活性が共に上昇することが判明した。来年度は、再生ウロコの面積やCa量を測定すると共に最適な磁場強度を解析する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Osteoblast activity in the goldfish scale responds sensitively to mechanical stress (2010)
  • Author(s): Kitamura, K., Suzuki, N., Sato, Y., Nemoto, T., Ikegame, M., Yamamoto, T., Shimizu, N., Kondo, T., Furusawa, Y., Wada, S., Hattori, A.
  • Journal Title: Comp.Biochem.Physiol., part A (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The depressive effects of 5,8,11-eicosatrienoic acid (20:3n-9) on osteoblasts (2009)
  • Author(s): Hamazaki, T., Suzuki, N., Widyowati, R., Miyahara, T., Kadota, S., Ochiai, H., Hamazaki, K.
  • Journal Title: Lipids 44 Pages: 97-102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diurnal expressions of four subtypes of melatonin receptor genes in the optictectum and retina of goldfish (2009)
  • Author(s): Ikegamia, T., Azuma, K., Nakamura, M., Suzuki, N., Hattori, A., Ando, H.
  • Journal Title: Comp.Biochem.Physiol., Part A 152 Pages: 219-224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calcitonin in a protochordate, Ciona intestinalis : the prototype of the vertebrate Calcitonin/Calcitonin gene related peptide superfamily (2009)
  • Author(s): Sekiguchi, T., Suzuki, N., Fujiwara, N., Aoyama, M., Kawada, T., Sugase, K., Murata, Y., Sasayama, Y., Ogasawara, M., Satake, H.
  • Journal Title: FEBS J. 276 Pages: 4437-4447
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 磁場による骨形成作用 : ウロコを用いた解析 (2010)
  • Author(s): 鈴木信雄
  • Organizer: バイオサイエンスシンポジウム
  • Place of Presentation: 金沢大学 (石川県)
  • Year and Date: 2010-02-24
• [Presentation] Fish Scales : Investigation of the osteoclastic and osteoblastic responses to microgravity using goldfish scales (2010)
  • Author(s): 鈴木信雄
  • Organizer: Prelim Increment 23-24 Science symposium
  • Place of Presentation: JAXA (Ibaraki, Japan)
  • Year and Date: 2010-02-04
• [Presentation] 象牙質の成長線の形成リズムとメラトニンの分泌リズムとの関連 (2009)
  • Author(s): 三島弘幸, 北原正大, 服部淳彦, 鈴木信雄, 田畑純, 筧光男, 見明康夫
  • Organizer: 第4回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • Place of Presentation: 東京大学農学部 (東京都)
  • Year and Date: 2009-12-13
• [Presentation] 魚のウロコをモデル系とした磁場の骨代謝に対する作用 (2009)
  • Author(s): 鈴木信雄
  • Organizer: 日本磁気科学会年会 サテライトシンポジウム
  • Place of Presentation: 信州大学 (長野県)
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Presentation] 交流磁場の骨代謝に対する作用 : 魚鱗を用いたモデル系による解析 (2009)
  • Author(s): 鈴木信雄, 柿川真紀子, 山田外史, 田渕圭章, 高崎一朗, 古澤之裕, 近藤隆, 和田重人, 廣田憲之, 北村敬一郎, 岩坂正和, 服部淳彦, 上野照剛
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター (大阪府)
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] 繁殖期の雌キンギョにおける破骨細胞の活性化と血漿カルシウム濃度 (2009)
  • Author(s): 丸山雄介, 鈴木信雄, 服部淳彦
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会
  • Place of Presentation: 千里ライフサイエンスセンター (大阪府)
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] Development and application of a fish scale in vitro assay system : Fish scale is a suitable model for analysis of bone metabolism (2009)
  • Author(s): 鈴木信雄
  • Organizer: 2009 Korea-Japan Joint Research Project Symposium. "Aging, Radiation and Environment"
  • Place of Presentation: Pusan National University (Busan, Korea)
  • Year and Date: 2009-10-16
• [Presentation] 魚類のカルシウム代謝におけるウロコの生理学的役割 : 副甲状腺ホルモンに対する作用 (2009)
  • Author(s): 鈴木信雄
  • Organizer: 宇宙生物科学会第23回大会
  • Place of Presentation: 筑波宇宙センター (茨城県)
  • Year and Date: 2009-10-02
• [Presentation] Fish scale is a good model for the evaluation of the bone metabolism in fish : The effects of heavy metals and endocrine disruptors on osteoblasts and osteoclasts in the scales (2009)
  • Author(s): 鈴木信雄
  • Organizer: Busan Symposium in Pukyong National University (JSPS's Asia and Africa Science Platform Program)
  • Place of Presentation: Pukyong National University (Busan, Korea)
  • Year and Date: 2009-06-19
• [Book] 身近な動物を使った実験1、第3章 キンギョ(鈴木範男編) (2009)
  • Author(s): 鈴木信雄, 田畑純, 服部淳彦
  • Total Pages: 46
  • Publisher: 三共出版