魚鱗の再生と両生類変態期の後肢形成を骨形成モデルとしたメラトニンの制御機構の解明

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24570068
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 服部 淳彦 東京医科歯科大学, 教養部, 教授 (70183910)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田渕 圭章 富山大学, 生命科学先端研究センター, 准教授 (20322109)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 再生鱗 / 時計遺伝子 / 破骨細胞 / 隆起線 / 硬組織形成

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、骨形成の２大様式である「膜性骨化」と「軟骨性骨化」に対する時計遺伝子とメラトニンによる制御機構を解明するものである。本年度は、初年度からの継続課題である「膜性骨化」に対する概日時計による制御機構を明らかにするための実験を行った。これまでの研究において、12時間明：12時間暗の24時間周期や恒明条件下においては、再生鱗にできる隆起線（成長線）は、1日に1本ずつ外側に形成されることを明らかにした。また本科研費の初年度には、少なくともper3時計遺伝子の発現に明瞭な日周リズムを観察するとともに、骨芽細胞遺伝子のdlx5 とtypeⅠcollagen遺伝子の発現にも日周リズムを認めた。
そこで本年度は、再生鱗形成の日周性に関与する時計遺伝子として、per遺伝子以外に、bmal1,clock,cry,Npas2の各時計遺伝子の発現リズムを調べるとともに、隆起線形成には破骨細胞の関与も考えられるため、破骨細胞遺伝子として、cathepsin K (Cath K)の発現リズムをリアルタイムPCR法で調べた。再生14日目から15日目においては、時計遺伝子のbmal1,clock,cry1a と破骨細胞遺伝子のCath Kの発現に明瞭な日周リズムが認められた。Cosinor法により周期解析をした結果、各時計遺伝子の発現周期はbmal1：23.1+1.2時間、clock：23.9+1.9時間、per3：24.2+0.3時間、cry1a：24.9+2.3時間であったが、Npas2については18.9時間と周期が短かった。
今回の結果は、4種類の時計遺伝子と少なくとも破骨細胞遺伝子の1つであるCath K遺伝子が隆起線形成の日周性に関与している可能性を示すものである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度の目標の一つである再生鱗形成の日周性に関与する時計遺伝子を同定することは、ほぼ達成できた。一方、隆起線形成に破骨細胞が関与する可能性と破骨細胞遺伝子と時計遺伝子との関係を調べる研究は、まだ初期段階で止まっている。また、20時間周期や28時間周期のように24時間以外の日周期で飼育した時の隆起線形成に関わる遺伝子群の同定に関しても、各個体のアクトグラムを取る方法を導入することにより、同調した個体だけを選ぶことができるようになったが、さらなる克服すべき実験手技上の問題点が浮上してきた。そのため、本年度の評価を（3）としたが、実際は（2）に近い（3）であると考えている。

Strategy for Future Research Activity

本研究の目標の一つである再生鱗形成の日周性に関与する時計遺伝子群の同定はほぼ終了したため、それらの時計遺伝子に制御されている骨芽細胞遺伝子と破骨細胞遺伝子の同定を進める。また、20時間周期や28時間周期に同調したキンギョを用いて、再生鱗形成時における各時計遺伝子発現の日周変動と骨芽細胞および破骨細胞の各遺伝子発現の日周変動を調べる予定である。さらに、培養再生鱗を用いて、メラトニンの添加実験を行い、破骨細胞遺伝子や骨芽細胞遺伝子、さらに各時計遺伝子のｍRNA発現に対する影響を調べることにより、本研究テーマの解明を目指す。

Causes of Carryover

補助事業期間延長承認：平成27年3月20日
（再生鱗における隆起線（成長線）の形成に対する時計遺伝子やメラトニンの制御について、20時間周期や28時間周期に同調した個体を用いた解析を行う予定であったが、実験手技上の克服すべき問題が生じたため、24時間周期に同調した個体のみの解析に留まってしまった。このため、継続して次年度に研究を行うこととし、未使用額をその経費に充てることにした）

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究を行うために必要な機器備品はすでに当研究室に揃っているので、研究費は、消耗品と学会発表等の旅費にあてる予定である。

Research Products

• [Journal Article] Melatonin inhibits embryonic salivary gland branching morphogenesis by regulating both epithelial cell adhesion and morphology. (2015)
  • Author(s): Obana-Koshino, A., Ono, H., Miura, J., Sakai, M., Uchida, H., Nakamura, W., Nohara, K., Maruyama, Y., Hattori, A., and Sakai, T.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 10 Pages: e0119960
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0119960
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Monohydroxylated polycyclic aromatic hydrocarbons influence spicule formation in the early development of sea urchins (Hemicentrotus pulcherrimus). (2015)
  • Author(s): Suzuki, N., Ogiso, S., Yachiguchi, K., Kawabe, K., Makino, F., Toriba, A., Kiyomoto, M., Sekiguchi, T., Tabuchi, Y., Kondo, T., Kitamura, K., Hong, C.-S., Srivastav, A.K., Oshima, Y., Hattori, A., Hayakawa, K.
  • Journal Title: Comp. Biochem. Physiol. Part C Volume: 171 Pages: 55-60
  • DOI: 10.1016/j.cbpc.2015.02.004
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of inorganic mercury and methylmercury on osteoclasts and osteoblasts in the scales of the marine teleost as a model system of bone. (2014)
  • Author(s): Yachiguchi, K., Sekiguchi, T., Nakano, M., Hattori, A., Yamamoto, M., Kitamura, K., Maeda, M., Tabuchi, Y., Kondo, T., Kamauchi, H., Nakabayashi, H., Srivastav, A.K., Hayakawa, K., Sakamoto, T. and Suzuki, N.
  • Journal Title: Zool. Sci. Volume: 31 Pages: 330-337
  • DOI: 10.2108/zs130265
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Increased PGE2 has a positive correlation with plasma calcium during goldfish reproduction. (2014)
  • Author(s): Suzuki, N., Maruyama, Y., Nakano, M., Hattori, A., Honda, M., Shimazaki, Y., Sekiguchi, T., Kamauchi, H., Mishima, H., Wada, S., Srivastav, A.K., Hayakawa, K. and Oshima, Y.
  • Journal Title: J. Fac. Agr., Kyushu Univ. Volume: 59 Pages: 97-101
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Polychlorinated biphenyl (118) activates osteoclasts and induces bone resorption in goldfish. (2014)
  • Author(s): Yachiguchi, K., Matsumoto, N., Haga, Y., Suzuki, M., Matsumura, C., Tsurukawa, M., Okuno, T., Nakano, T., Kawabe, K., Kitamura, K., Toriba, A., Hayakawa, K., Chowdhury, V.S., Endo, M., Chiba, A., Sekiguchi, T., Nakano, M., Tabuchi, Y., Kondo, T., Wada, S., Mishima, H., Hattori, A. and Suzuki, N.
  • Journal Title: Env. Sci. Poll. Res. Volume: 21 Pages: 6365-6372
  • DOI: 10.1007/s11356-012-1347-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] メラトニンとメラトニン受容体作動薬 (2014)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Journal Title: 最新医学 Volume: 69 Pages: 1032-1039
  • Open Access
• [Journal Article] メラトニン－時間医療科学と抗加齢医学の側面から (2014)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Journal Title: 日本抗加齢医学会雑誌 Volume: 10 Pages: 684-691
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] メラトニンの骨代謝に対する作用と骨疾患の治療への応用 (2014)
  • Author(s): 鈴木信雄，関 あずさ，服部淳彦
  • Journal Title: 日本抗加齢医学会雑誌 Volume: 10 Pages: 697-702
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] メラトニン投与による象牙質の組成や組織構造の変化に関する分析学的及び組織学的研究 (2014)
  • Author(s): 三島弘幸，門田理佳，尾崎真帆，服部淳彦，鈴木信雄，筧 光夫，松本 敬，池亀美華，見明康雄
  • Journal Title: 日本再生歯科医学会誌 Volume: 12 Pages: 11-22
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 宇宙空間における微小重力へのキンギョ再生ウロコ破骨細胞の応答 (2015)
  • Author(s): 池亀美華，田畑 純，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 第120回 日本解剖学会総会･全国学術集会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
  • Invited
• [Presentation] Histological and analytical studies in the role of melatonin in the structure and composition of teeth dentin. (2015)
  • Author(s): Mishima, H., Osaki, M., Hattori, A., Suzuki, N., Kakei, M., Matumoto, T., Miake, Y. and Ikegame, M.
  • Organizer: The Joint Meeting of the 120th Annual Meeting of the Japanese Association of Anatomists and the 92nd Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • Place of Presentation: Kobe Convention Center, Kobe
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-23
• [Presentation] 魚類のウロコを用いた宇宙生物学的研究：キンギョのウロコ及び骨疾患モデルラットの骨代謝に対するブロモメラトニンの新規作用 (2015)
  • Author(s): 鈴木信雄，矢野幸子，大森克徳，北村敬一郎，清水宣明，西内 巧，染井正徳，関口俊男，渡辺良成，池亀美華，近藤 隆，田渕圭章，鈴木 徹，遠藤雅人，竹内俊郎，江尻貞一，三島弘幸，嶋津 徹、関 あずさ，舟橋久幸，高垣裕子，笠原春夫，永瀬 睦，田谷敏貴，長野慎太郎，宮下知之，服部淳彦
  • Organizer: 第29回宇宙環境利用シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構 相模原キャンパス、相模原
  • Year and Date: 2015-01-24 – 2015-01-25
• [Presentation] 宇宙実験を基盤にした骨疾患治療薬の開発 (2015)
  • Author(s): 鈴木信雄，矢野幸子，大森克徳，北村敬一郎，清水宣明，西内 巧，染井正徳，関口俊男，渡辺良成，池亀美華，近藤 隆，田渕圭章，鈴木 徹，遠藤雅人，竹内俊郎，江尻貞一，三島弘幸，嶋津 徹、関 あずさ，舟橋久幸，高垣裕子，笠原春夫，永瀬 睦，田谷敏貴，長野慎太郎，宮下知之，服部淳彦
  • Organizer: 第15回宇宙科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構 相模原キャンパス、相模原
  • Year and Date: 2015-01-06 – 2015-01-07
• [Presentation] 生体リズム同調因子メラトニンが象牙質の組織構造や成長線周期に及ぼす影響 (2014)
  • Author(s): 三島弘幸，尾碕真帆，服部淳彦，鈴木信雄，筧 光男，松本敬，池亀美華，見明康雄
  • Organizer: 第9回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • Place of Presentation: 東京大学柏キャンパス、柏
  • Year and Date: 2014-12-12 – 2014-12-13
• [Presentation] 重油汚染海水の魚の骨芽細胞及び破骨細胞に対する影響評価 (2014)
  • Author(s): 佐藤雅之，表 俊樹，早川和一，Nassar H，関口俊男，田渕圭章，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • Place of Presentation: のと勤労者プラザ、能登
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-24
• [Presentation] 新規メラトニン誘導体の卵巣摘出老齢ラットの骨強度に対する作用 (2014)
  • Author(s): 松岡里沙，関 あずさ，高垣裕子，関口俊男，矢野幸子，染井正徳，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • Place of Presentation: のと勤労者プラザ、能登
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-24
• [Presentation] 破骨細胞及び骨芽細胞の重力応答：骨モデル（ウロコ）を用いた解析 (2014)
  • Author(s): 山本 樹，池亀美華，田渕圭章，矢野幸子，遠藤雅人，近藤 隆，北村敬一郎，関口俊男，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • Place of Presentation: のと勤労者プラザ、能登
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-24
• [Presentation] 骨モデル（魚のウロコ）に対する放射線の影響解析 (2014)
  • Author(s): 上西篤志，丸山雄介，中野真樹，松本謙一郎，大森克徳，田渕圭章，和田重人，近藤 隆，遠藤雅人，北村敬一郎，早川和一，関口俊男，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • Place of Presentation: のと勤労者プラザ、能登
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-24
• [Presentation] 無機水銀及びメチル水銀の骨芽・破骨細胞に対する作用：メジナのウロコを用いた解析 (2014)
  • Author(s): 谷内口孝治，関口俊男，中野真樹，服部淳彦，山元 恵，田渕圭章，近藤 隆，北村敬一郎，早川和一，鈴木信雄
  • Organizer: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • Place of Presentation: のと勤労者プラザ、能登
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-24
• [Presentation] 骨モデル（魚のウロコ）を用いた超音波の骨芽細胞及び破骨細胞に対する応答 (2014)
  • Author(s): 半本泰三，古澤之裕，矢野幸子，田渕圭章，近藤 隆，池亀美華，北村敬一郎，関口俊男，和田重人，高垣裕子，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • Place of Presentation: のと勤労者プラザ、能登
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-24
• [Presentation] アロキサン誘発糖尿病状態キンギョにおける糖化ウロココラーゲンの架橋解析：in vivoおよびin vitro解析 (2014)
  • Author(s): 桶作若菜，安藤 忠，南 敬生，鈴木信雄，服部淳彦，北村敬一郎
  • Organizer: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • Place of Presentation: のと勤労者プラザ、能登
  • Year and Date: 2014-11-24 – 2014-11-24
• [Presentation] 走査型及び透過型電子顕微鏡によるキンギョウロコの収納ポケットの形態観察 (2014)
  • Author(s): 舟橋久幸，鬼木弘明，赤塚涼佑，耿啓達，鈴木信雄，服部淳彦
  • Organizer: 第46回日本臨床分子形態学会
  • Place of Presentation: 日本大学、東京
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] 骨モデル（魚のウロコ）に対する重粒子線及びX線の影響 (2014)
  • Author(s): 上西篤志，丸山雄介，中野真樹，松本謙一郎，大森克徳，田渕圭章，和田重人，近藤 隆，遠藤雅人，北村敬一郎，早川和一，関口俊男，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第28 回大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学、堺
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-23
• [Presentation] 過重力及び擬似微小重力に対する破骨細胞及び骨芽細胞の応答解析：骨モデル（ウロコ）を用いた解析 (2014)
  • Author(s): 山本 樹，池亀美華，田渕圭章，矢野幸子，遠藤雅人，近藤 隆，北村敬一郎，関口俊男，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第28 回大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学、堺
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-23
• [Presentation] 宇宙実験を基盤にした骨疾患治療薬の開発 (2014)
  • Author(s): 鈴木信雄，関あずさ，高垣裕子，田渕圭章，矢野幸子，北村敬一郎，関口俊男，池亀美華，近藤 隆，染井正徳，服部淳彦
  • Organizer: 日本宇宙生物科学会第28 回大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学、堺
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-23
• [Presentation] メジナのウロコを用いた評価系の開発と水銀の破骨・骨芽細胞に対する作用 (2014)
  • Author(s): 谷内口孝治，関口俊男，中野真樹，服部淳彦，山元 恵，田渕圭章，近藤 隆，北村敬一郎，早川和一，鈴木信雄
  • Organizer: 平成26年度日本水産学会秋季大会
  • Place of Presentation: 九州大学、福岡
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-22
• [Presentation] メラトニンによるキンギョの血漿グルコース濃度低下作用 (2014)
  • Author(s): 渡辺数基，中野真樹，服部淳彦
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 卵内投与によるメラトニンのニワトリ骨組織に対する影響 (2014)
  • Author(s): 中野真樹、池亀美華、山本智章、服部淳彦
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 加齢コオロギにみられる長期記憶障害に対するメラトニンの抑制効果 (2014)
  • Author(s): 松本幸久，松本－佐藤千尋，水波誠，中野真樹，服部淳彦
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 魚類及び哺乳類における新規メラトニン誘導体の骨代謝に対する作用 (2014)
  • Author(s): 鈴木信雄，関口俊男，山本 樹，上西篤志，関あずさ，高垣裕子，池亀美華，田渕圭章，近藤 隆，北村敬一郎，矢野幸子，染井正徳，服部淳彦
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Presentation] 宇宙医学とアンチエイジング医学の接点 (2014)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Organizer: 第14回日本抗加齢医学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場、大阪
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-08
  • Invited
• [Presentation] メラトニンとアゴニスト－今後の展望 (2014)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Organizer: 第14回日本抗加齢医学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場、大阪
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-08
  • Invited
• [Presentation] 加齢性記憶障害に対する一酸化窒素による回復とメラトニンの長期投与の効果－コオロギをモデル動物として (2014)
  • Author(s): 松本幸久，松本－佐藤千尋，水波誠，中野真樹，服部淳彦
  • Organizer: 第14回日本抗加齢医学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場、大阪
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-08
• [Presentation] 骨組織におけるメラトニンの作用機序の解明－ニワトリ胚をモデルとして－ (2014)
  • Author(s): 中野真樹，池亀美華，服部淳彦
  • Organizer: 第14回日本抗加齢医学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場、大阪
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-08
• [Presentation] メタボローム解析によるマウス血中代謝物の加齢による変化とメラトニン長期投与の効果 (2014)
  • Author(s): 前田斉嘉，五十嵐－右高潤子，千葉篤彦，服部淳彦
  • Organizer: 第14回日本抗加齢医学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場、大阪
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-08
• [Presentation] Response of osteoclasts and receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand expression in the regenerating scales of goldfish under microgravity. (2014)
  • Author(s): Ikegame, M., Hattori, A., Tabuchi, Y., Kitamura, K., Yamamoto, T., Nakano, M., Yano, S., Yamamoto, T. And Suzuki, N.
  • Organizer: 2nd International Symposium on Mechanobiology
  • Place of Presentation: Okayama
  • Year and Date: 2014-05-20 – 2014-05-23
  • Invited
• [Presentation] Histological and analytical studies in the role of melatonin in the formation and composition of incremental lines in dentin. (2014)
  • Author(s): Mishima, H., Kadota, R., Hattori, A., Suzuki, N., Kakei, M.,Matsumoto, T. and Miake,Y.
  • Organizer: European Calcified Tissue Society Congress 2014
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2014-05-17 – 2014-05-20
• [Presentation] 超音波による機械的刺激の骨芽細胞及び破骨細胞に対する作用：魚のウロコを用いた解析 (2014)
  • Author(s): 鈴木信雄，北村敬一郎，古澤之裕，田渕圭章，近藤 隆，池亀美華，清水宣明，和田重人，服部淳彦
  • Organizer: 日本超音波医学会第87回学術集会
  • Place of Presentation: 横浜国際会議場、横浜
  • Year and Date: 2014-05-09 – 2014-05-11
  • Invited