上皮特異的Ｒｕｎｘ欠損マウスを用いたエナメル質形成の分子機構の解明

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22390390
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 本城 正 鳥取大学, 医学部附属病院, 助教 (10379844)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山城 隆 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (70294428) ; 上岡 寛 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (80253219)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: エナメル質 / エナメル芽細胞 / Runxシグナリング / Runx1 / Cbvb / 遺伝子改変動物

Research Abstract

Runxファミリー遺伝子は生物種を超えて多くの器官や組織の発生・分化過程に重要な役割を果たすことが知られている。これまでRunxファミリー遺伝子は歯原性間葉における役割にのみ注目が集まり、歯原性上皮組織における機能的な役割は明らかではなかった。本研究では歯の発生におけるRunxシグナリングの役割を解明することを目的とし、CbfbとRunx1の上皮特異的ノックアウトマウスの歯の表現型の解析を行うことでRunxシグナリングの機能的役割を検討した。また、器官形成においてRunxシグナリングが上皮で果たす分子的役割を唾液腺を用いて解析した。
その結果、Cbfb変異マウスおよびRunx1変異マウスのいずれにおいても、切歯のエナメル質の形成が阻害されることを明らかにした。いずれの変異マウスにおいても、Shhの発現が著しく減弱し、内エナメル上皮からエナメル芽細胞への分化が完全に阻害された。一方、これら変異マウスの臼歯では、エナメル質は形成されるものの、エナメル質の亀裂や著しい咬耗が見られ、エナメル質の低形成が認められた。これらの表現型はRunx1変異マウスにおいてCbfb変異マウスより顕著であった。組織学的に検討したところ、Runx1変異マウスでは、エナメル芽細胞様の細胞は観察されるものの、極性が消失していた。また、唾液腺においても、腺の分化にRunxシグナルが上皮で重要な役割をはたし、様々なシグナル分子の発現を調節していることを見出した。
これらの成果から、エナメル質の形成にRunx1/Cbfbシグナルが機能的な役割を果たしていることが初めて明らかになった。この成果は、エナメル質減形成の病態の解明に役立つことが期待される点で学術的意義が高く、臨床的に重要である。

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Ex vivo real-time observation of Ca(2+) signaling in living bone in response to shear stress applied on the bone surface. (2013)
  • Author(s): Ishihara Y, Sugawara Y, Kamioka H, Kawanabe N, Hayano S, Balam TA, Naruse K, Yamashiro T.
  • Journal Title: Bone. Volume: 53(1) Pages: 204-15
  • DOI: PMID: 23246671
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cartilage-Specific Over-Expression of CCN Family Member 2/Connective Tissue Growth Factor (CCN2/CTGF) Stimulates Insulin-Like Growth Factor Expression and Bone Growth. (2013)
  • Author(s): Tomita N, Hattori T, Itoh S, Aoyama E, Yao M, Yamashiro T, Takigawa M.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 8(3) Pages: E59226
  • DOI: PMID: 23555635
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The early mouse 3D osteocyte network in the presence and absence of mechanical loading. (2013)
  • Author(s): Sugawara Y, Kamioka H, Ishihara Y, Fujisawa N, Kawanabe N, Yamashiro T.
  • Journal Title: Bone. Volume: 52(1) Pages: 189-96
  • DOI: PMID: 23044047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Promotion of Ccn2 expression and osteoblastic differentiation by actin polymerization, which is induced by laminar fluid flow stress. (2012)
  • Author(s): Honjo T, Kubota S, Kamioka H, Sugawara Y, Ishihara Y, Yamashiro T, Takigawa M, Takano-Yamamoto T.
  • Journal Title: J Cell Commun Signal. Volume: 6(4) Pages: 225-32
  • DOI: PMID: 22956334
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SSEA-4 is a marker of human deciduous periodontal ligament stem cells. (2012)
  • Author(s): Fukushima H, Kawanabe N, Murata S, Ishihara Y, Yanagita T, Balam TA, Yamashiro T.
  • Journal Title: J Dent Res. Volume: 91(10) Pages: 955-60
  • DOI: PMID: 22895512
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microscale fluid flow analysis in a human osteocyte canaliculus using a realistic high-resolution image-based three-dimensional model. (2012)
  • Author(s): Kamioka H, Kameo Y, Imai Y, Bakker AD, Bacabac RG, Yamada N, Takaoka A, Yamashiro T, Adachi T, Klein-Nulend J.
  • Journal Title: IntegrBiol (Camb). Volume: 4(10) Pages: 1198-206
  • DOI: PMID: 22858651
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stage-specific embryonic antigen-4 identifies human dental pulp stem cells. (2012)
  • Author(s): Kawanabe N, Murata S, Fukushima H, Ishihara Y, Yanagita T, Yanagita E, Ono M, Kurosaka H, Kamioka H, Itoh T, Kuboki T, Yamashiro T.
  • Journal Title: Exp Cell Res. Volume: 10;318(5) Pages: 453-63
  • DOI: PMID: 22266579
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Roles of heparan sulfate sulfation in dentinogenesis. (2012)
  • Author(s): Hayano S, Kurosaka H, Yanagita T, Kalus I, Milz F, Ishihara Y, Islam MN, Kawanabe N, Saito M, Kamioka H, Adachi T, Dierks T, Yamashiro T.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 287(15) Pages: 12217-29
  • DOI: PMID: 22351753
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In situ imaging of the autonomous intracellular Ca(2+) oscillations of osteoblasts and osteocytes in bone. (2012)
  • Author(s): Ishihara Y, Sugawara Y, Kamioka H, Kawanabe N, Kurosaka H, Naruse K, Yamashiro T.
  • Journal Title: Bone. Volume: 50(4) Pages: 842-52
  • DOI: PMID: 22316656
• [Presentation] Stage-specific embryonic antigen-4 is a marker of human deciduous periodontal ligament stem cells. (2012)
  • Author(s): Kawanab N, Fukushima H, Murata S, Ishihara Y, Yanagit T, Balam TA, Yamashiro T.
  • Organizer: 34th Annual Meeting of the American Society of Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Minneapolis, 米国.
  • Year and Date: 20121012-20121015
• [Presentation] Live imaging of fluid flow-induced Ca2+ signaling of osteoblasts and osteocytes in bone: implications for gap junctional intercellular communication. (2012)
  • Author(s): Ishihara Y, Sugawara Y, Kamioka H, Kawanabe N, Naruse K, Yamashiro T.
  • Organizer: 34th Annual Meeting of the American Society of Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Minneapolis, 米国.
  • Year and Date: 20121012-20121015