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2022 Fiscal Year Research-status Report

The study on the role of reactive sulfur species in the pathogenesis of periodontitis

Research Project

Project/Area Number 21K09835
Research InstitutionShowa University

Principal Investigator

宮本 洋一  昭和大学, 教養部, 教授 (20295132)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 赤池 孝章  東北大学, 医学系研究科, 教授 (20231798)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords歯周病 / 骨吸収 / 骨形成 / 破骨細胞 / 骨芽細胞 / 活性硫黄
Outline of Annual Research Achievements

歯周病は、歯周病原菌の感染により生じる炎症性の疾患で、歯槽骨の過剰な吸収を伴う。骨は、吸収と形成を繰り返すことで、形態と強度を維持する。歯周病性骨破壊は、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランスが崩れ、骨吸収優位となった状態である。骨表面に存在する破骨細胞の分化と活性化は、骨表面の骨芽細胞や骨基質中に存在し骨代謝を調節する骨細胞の細胞膜に発現するRANKLが破骨細胞およびその前駆細胞の細胞膜に存在するRANKL受容体 (RANK)の結合によって誘導される。一方、骨芽細胞や骨細胞が分泌するオステオプロテゲリン(OPG)は、RANKLと結合することで、RANKL-RANKの会合を阻止することで、破骨細胞分化を抑制する。我々は、システイン(Cys)残基を活性中心に持つ、歯周病原菌由来のK-ジンジパイン (Kgp) および破骨細胞その他の細胞が産生するカテプシンK (CtsK) がOPGを分解することで、破骨細胞分化を促進することを報告した。近年、タンパク質中のCys-SH基に過剰な硫黄原子が結合すること、すなわち活性硫黄分子化されることで、その生物活性が調節されることが報告されている。本研究は、骨代謝調節にCys-プロテアーゼやその他のシグナル関連分子の活性硫黄化が果たす役割を、破骨細胞および骨芽細胞の分化・機能調節を指標に解析している。これまでに、上記のCys-プロテアーゼの骨代謝における役割の解明に加え、骨芽細胞の機能発現および破骨細胞分化過程に活性硫黄分子が正の調節因子として働くことを見出している。これらの結果は、Cys-プロテアーゼのみならず、種々のシグナル分子の活性硫黄分子化が骨代謝の調節に深く関わることを示唆している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

Cos-プロテアーゼのひとつで、破骨細胞自身が産生する、CtsKによるOPG分解が破骨細胞分化を促進することを証明した。CtsKの至適pHは酸性域にあり、リソソーム内や破骨細胞と骨表面の間隙でのみ機能すると考えられていたが、中性pH域でもOPGの分解と破骨細胞分化促進作用があることを見出した。また、活性硫黄分子種産生酵素CARS2の遺伝子発現を抑制した骨芽細胞で、石灰化が抑制されることを見出した。現在、破骨細胞分化における活性硫黄分子種の機能解析を進めており、すでに、CARS2の発現低下が破骨細胞分化を抑制する現象を捉えている。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究から、活性硫黄分子は、骨芽細胞による石灰化および破骨細胞の分化のいずれにおいても正の制御因子として機能していることが示唆されている。これは、生理的な骨代謝の維持に活性硫黄分子種が重要な役割を持つことを意味している。今後は、骨芽細胞の機能発現および破骨細胞の分化に置いて、活性硫黄分子化される標的分子を明らかにすることを目標に研究を進めていきたい。さらに、骨軟骨疾患の動物モデルを用いて、病的な骨軟骨代謝における活性硫黄分子の役割を解析していきたい。

Causes of Carryover

本年度中に実施する予定だった研究を終了した時点で、残額799円となった。この残金は、次年度の消耗品購入の一部として使用する予定である。

  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Ctahepsin K degrades osteoprotegerin to promote osteoclastogenesis in vitro.2023

    • Author(s)
      Kawai R, Sugisaki R, Miyamoto Y, Yano F, Sasa K, Minami E, Maki K, Kamijo R
    • Journal Title

      In Vitro Cell Dev Biol Anim

      Volume: 59 Pages: 10-18

    • DOI

      10.1007/s11626-023-00747-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 8-Nitro-cGMP suppresses mineralization by mouse osteoblasts.2022

    • Author(s)
      Kaneko K, Miyamoto Y, Ida T, Morita M, Yoshimura K, Nagasaki K, Toba K, Sugisaki R, Motohashi H, Akaike T, Chikazu D, Kamijo R
    • Journal Title

      J Clin Biochem Nutr

      Volume: 71 Pages: 191-197

    • DOI

      10.3164/jcbn.21-129

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Low oxygen tension suppresses the death of chondrocyte-like ATDC5 cells indued by interleukin-1β.2022

    • Author(s)
      Tanaka M, Miyamoto Y, Sasa K, Yoshimura K, Yamada A, Shirota T, Kamijo R
    • Journal Title

      In Vitro Cell Dev Biol Anim

      Volume: 58 Pages: 521-528

    • DOI

      10.1007/s11626-022-00680-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Primary failure of tooth eruption: Etiology and management.2022

    • Author(s)
      Yamaguchi T, Hosomichi K, Shirota T, Miyamoto Y, Ono W, Ono N
    • Journal Title

      Jon Dent Sci Rev

      Volume: 58 Pages: 258-267

    • DOI

      10.1016/j.jdsr.2022.08.002

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ビスホスホネート 製剤のヒト末梢血単核球に対する作用2022

    • Author(s)
      山田篤、頌彦玲子、須澤徹夫、宮本洋一、上條竜太郎
    • Journal Title

      口腔組織培養学会誌

      Volume: 31 Pages: 9-17

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Enhanced sclerostin production by osteocytes in response to acid stimulation.2022

    • Author(s)
      Ikezaki-Amada K, Miyamoto Y, Kamijo R
    • Organizer
      第70回JADR総会・学術大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The roles of sulfides in bone resorption.2022

    • Author(s)
      Miyamoto Y, Sugisaki R, Akaike T, Chikazu D, Kamijo R
    • Organizer
      4th International Conference on Persulfide and Sulfur Metabolism in Biology and Medicine.
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 活性硫黄分子種はカルシウム・カルシニウリン経路を活性化し破骨細胞分化を促進する2022

    • Author(s)
      杉崎リサ、宮本洋一、金子児太郎、上條竜太郎、近津大地
    • Organizer
      第76回NPO法人日本口腔科学会学術集会
  • [Presentation] 細胞外pHは骨細胞による骨代謝回転調節を制御する2022

    • Author(s)
      池﨑かおり、宮本洋一、吉村健太郎、笹 清人、山田 篤、木下三博、上條竜太郎、代田達夫
    • Organizer
      第76回NPO法人日本口腔科学会学術集会
  • [Presentation] 一酸化窒素と活性酸素の下流シグナル分子8-ニトロ-cGMPによる骨代謝調節2022

    • Author(s)
      金子児太郎、宮本洋一、吉村健太郎、近津大地、上條竜太郎
    • Organizer
      第64回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] 酸素分圧に依存した軟骨細胞死におけるモノカルボン酸トランスポーター-1の役割2022

    • Author(s)
      田中元博、宮本洋一、笹 清人、山田 篤、代田達夫、上條竜太郎
    • Organizer
      第64回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] 細胞外pHは骨細胞による骨代謝回転を制御する2022

    • Author(s)
      天田かおり、宮本洋一、代田達夫、上條竜太郎
    • Organizer
      第64回歯科基礎医学会学術大会
  • [Presentation] 破骨細胞由来プロテアーゼによる破骨細胞分化の調節2022

    • Author(s)
      河合良太、宮本洋一、矢野文子、長濱 諒、上條竜太郎、槇 宏太郎
    • Organizer
      第81回日本矯正歯科学会学術大会&第9回日韓ジョイントシンポジウム
  • [Presentation] 生体内プロテアーゼによる骨代謝調節2022

    • Author(s)
      河合良太、宮本洋一、矢野文子、長濱 諒、上條竜太郎、槇 宏太郎
    • Organizer
      第58回日本口腔組織培養学会学術大会
  • [Presentation] 新規シグナル分子8-ニトロ-cGMPによる骨代謝調節2022

    • Author(s)
      金子児太郎、宮本洋一、吉村健太郎、近津大地、赤池孝章、上條竜太郎
    • Organizer
      東京骨関節フォーラム
  • [Remarks] 昭和大学 歯学部口腔生化学講座

    • URL

      https://www10.showa-u.ac.jp/~oralbio/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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