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

2015 Fiscal Year Annual Research 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, 教授 (20322109)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 時計遺伝子 / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 隆起線 / 再生鱗 / 硬組織 / 成長線 / 日周リズム

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、昨年度にやり残した「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。これまで本研究において、まず、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）が、1日に1本ずつ外側に形成されことを明らかにした。次いで、時計遺伝子であるper3, bmal1,clock, cry1a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、再生鱗の隆起線形成に関わると考えられる破骨細胞の関与に関して検討を行った。再生14日目から15日目において、破骨細胞遺伝子として、cathepsin K (Cath K), mmp9の発現リズムをリアルタイムPCR法で調べた。また、Cath Kの活性染色を行い、再生鱗のどの部位の細胞で強く発現しているかを調べた。その結果、時計遺伝子であり、かつ転写調節因子でもあるbmal1,clock と破骨細胞遺伝子のCath K, mmp9の発現に明瞭な関連性と日周リズムが認められた。また、Cath Kの活性染色では、再生鱗の最外層の２～３層の細胞層にのみ陽性像が認められた。
以上のことから、再生鱗の隆起線（成長線）形成は、時計遺伝子によって制御された骨芽細胞と破骨細胞の遺伝子発現の日周変動が関与している可能性が高いこと、また、特に最外層に近い場所において、骨芽細胞と破骨細胞の活性が高いことから、骨芽細胞によって形成されたI型コラーゲン層を層状に並んだ破骨細胞が吸収（破壊）することで形成されている可能性が示された。

Research Products

• [Journal Article] Protective effect of blue-light shield eyewear for adults against light pollution from self-luminous devices used at night. (2016)
  • Author(s): Ayaki, M., Hattori, A., Maruyama, Y., Nakano, M., Yoshimura, M., Kitazawa, M., Negishi, K., and Tsubota, K.
  • Journal Title: Chronobiology International Volume: 33 Pages: 134-139
  • DOI: 10.3109/07420528.2015.1119158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Is vaccenic acid (18:1t n-7) associated with an increased incidence of hip fracture? An explanation for the calcium paradox. (2016)
  • Author(s): Hamazaki, K., Suzuki, N., Kitamura, K., Hattori, A., Nagasawa, T., Itomura, M., and Hamazaki, T.
  • Journal Title: Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids Volume: 109 Pages: 8-12
  • DOI: 10.1016/j.plefa.2016.04.001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Low-intensity pulsed ultrasound induces apoptosis in osteoclasts: Fish scales are a suitable model for analysis of bone metabolism by ultrasound. (2016)
  • Author(s): Suzuki, N., Hanmoto, T., Yano, S., Furusawa, Y., Ikegame, M., Tabuchi, Y., Kondo, T., Kitamura, K., Endo, M., Yamamoto, T., Sekiguchi, T., Urata, M., Mikuni-Takagaki, Y. and Hattori, A.
  • Journal Title: Comp. Biochem. Physiol. Part A Volume: 195 Pages: 26-31
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2016.01.022
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Relationships between urinary melatonin metabolites and glycative stress and body functional age. (2016)
  • Author(s): Kawamoto, T., Takabe, W., Maruyama, Y., Hattori, A., and Yonei, Y.
  • Journal Title: Glycative Stress Research Volume: 3 Pages: 15-22
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel tryptophan derivatives as potentially effective therapeutic drugs to treat bone diseases. (2015)
  • Author(s): Suzuki, N., Somei, M., Seki, A., Sekiguchi, T., Tabuchi, Y., Mishima, H., Kase, Y., Kaminishi, A., Yachiguchi, K., Kitamura, K., Oshima, Y., Hayakawa, K., Yano, S., and Hattori, A.
  • Journal Title: Am. J. Life Sci. Volume: 3 Pages: 31-38
  • DOI: 10.11648/j.ajls.2015.030302.16
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ultradian oscillation in expression of four melatonin receptor subtype genes in the pineal gland of the grass puffer, a semilunar-synchronized spawner, under constant darkness. (2015)
  • Author(s): Ikegami, T., Maruyama, Y., Doi, H., Hattori, A., and Ando, H.
  • Journal Title: Frontiers in Neuroscience Volume: 9 Pages: 1-10
  • DOI: 10.3389/fnins.2015.00009
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 概日リズムとアンチエイジング (2015)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Journal Title: Progress in Medicine Volume: 35 Pages: 943-948
• [Presentation] 時刻情報伝達物質メラトニンが象牙質の構造や石灰化機構に及ぼす影響． (2016)
  • Author(s): 三島弘幸，武内昇平，服部淳彦，鈴木信雄，筧 光男，松本 敬，池亀美華，見明康雄
  • Organizer: 第121回日本解剖学会総会
  • Place of Presentation: ビッグパレットふくしま（福島県郡山市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] メラトニンによるキスペプチン，キスペプチン受容体およびメラトニン受容体遺伝子の発現誘導 (2016)
  • Author(s): 安東宏徳，Md. Shahjahan，土井啓行，服部淳彦
  • Organizer: 平成28年度日本水産学会春季大会
  • Place of Presentation: 東京海洋大学（東京都港区）
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-30
• [Presentation] メラトニンによる健康長寿の基礎づくり． (2016)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Organizer: 国際抗老化再生医療学会例会
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際学術センター（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-01-24 – 2016-01-24
  • Invited
• [Presentation] 低出力超音波パルスの破骨細胞及び骨芽細胞に対する作用：魚のウロコを用いた解析． (2016)
  • Author(s): 鈴木信雄，半本泰三，池亀美華，古澤之裕，田渕圭章，近藤隆，北村敬一郎，関口俊男，高垣裕子，服部淳彦
  • Organizer: 第19回超音波骨折治療研究会
  • Place of Presentation: 品川インターシテイホール（東京都港区）
  • Year and Date: 2016-01-23 – 2016-01-23
• [Presentation] 魚類のウロコを用いた宇宙生物学的研究：宇宙実験に基づいた骨疾患の治療薬の開発． (2016)
  • Author(s): 鈴木信雄，矢野幸子，関 あずさ，高垣裕子，関口俊男，染井正徳，北村敬一郎，田渕圭章，池亀美華，遠藤雅人，三島弘幸，服部淳彦
  • Organizer: 第30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（神奈川県相模原市）
  • Year and Date: 2016-01-19 – 2016-01-20
• [Presentation] Mechanisms of melatonin action on osteoclasts in bone tissue. (2015)
  • Author(s): Nakano, M., Ikegame, M., Suzuki, N., and Hattori, A.
  • Organizer: CompBiol 2015 広島大会
  • Place of Presentation: JMSアステールプラザ（広島県広島市）
  • Year and Date: 2015-12-11 – 2015-12-13
• [Presentation] Melatonin rescues age-related memory impairment in the cricket, Gryllus bimaculatus. (2015)
  • Author(s): Matsumoto, Y., Sato-Matsumoto, C., Maruyama, Y., and Hattori, A.
  • Organizer: CompBiol 2015 広島大会
  • Place of Presentation: JMSアステールプラザ（広島県広島市）
  • Year and Date: 2015-12-11 – 2015-12-13
• [Presentation] 生体リズム伝達物質であるメラトニンが象牙質の組織構造に及ぼす影響． (2015)
  • Author(s): 武内昇平，三島弘幸，服部淳彦，鈴木信雄，筧 光男，松本 敬，池亀美華，見明康雄
  • Organizer: 第10回バイオミネラリゼーションワークショップ
  • Place of Presentation: 東京大学理学部小柴ホール（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-12-06 – 2015-12-06
• [Presentation] メラトニン最新情報． (2015)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Organizer: 第11回キレーション治療セミナー
  • Place of Presentation: TKP品川カンファレンス（東京都港区）
  • Year and Date: 2015-11-28 – 2015-11-29
  • Invited
• [Presentation] メラトニンのAntiagingの意義． (2015)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Organizer: 第11回日本抗加齢医学会北海道研究会
  • Place of Presentation: 札幌医科大学記念講堂（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-09-23 – 2015-09-23
  • Invited
• [Presentation] Correlation between the structure and composition of teeth dentin and the melatonin of circadian rhythm synchronous factor. (2015)
  • Author(s): Mishima, H., Osaki, M., Hattori, A., Suzuki, N., Kakei, M., Matumoto, T., Ikegame, M., Takechi, K., and Miake, Y.
  • Organizer: The XIIIth International Symposium on Biomineralization
  • Place of Presentation: Granada (Spain)
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] メラトニン． (2015)
  • Author(s): 服部淳彦
  • Organizer: 第15回日本抗加齢医学会総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2015-05-29 – 2015-05-31
  • Invited
• [Presentation] メラトニンには加齢に伴う長期記憶形成障害を予防・回復させる効果がある－コオロギをモデル動物として． (2015)
  • Author(s): 松本久幸，松本千尋，水波誠、丸山雄介，服部淳彦
  • Organizer: 第15回日本抗加齢医学会総会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2015-05-29 – 2015-05-31
• [Presentation] Melatonin suppresses the microgravity-induced activation of osteoclasts in cultured goldfish scale. (2015)
  • Author(s): Ikegame, M., Hattori, A., Yamamoto, T., Kitamura, K., Tabuchi, Y., Nakano, M., Yano, S., Yamamoto, T., and Suzuki, N.
  • Organizer: 13th Congress of International Society of Bone Morphometry
  • Place of Presentation: Tokyo Garden Palace Hotel（東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-04-27 – 2015-04-29
  • Int'l Joint Research