新規硬組織モデルを用いた微小重力・過重力下での骨吸収及び骨形成の機構解析

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24620004
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (60242476)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 淳彦 東京医科歯科大学, 教養部, 教授 (70183910) ; 池亀 美華 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (70282986) ; 北村 敬一郎 金沢大学, 保健学系, 准教授 (80283117) ; 大森 克徳 亜細亜大学, 経済学部, 教授 (20358534)
• Keywords: 過重力応答 / 微小重力応答 / 魚のウロコ / 破骨細胞 / 骨芽細胞

Research Abstract

本年度は、3次元クリノスタットを用いて擬似微小重力に対する応答を解析して、昨年度行った過重力による応答と比較した。
再生14日目のウロコを採取し、洗浄・滅菌した後、培地に入れ、遠心機および3次元クリノスタットで4日間培養した。培養後、遺伝子発現解析及び形態学的解析を行った。遺伝子発現解析では、骨芽細胞のマーカー（I型コラーゲン及びオステオカルシン）と破骨細胞マーカー（カルシトニン受容体）の発現の解析を行った。形態学的解析では、酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ（TRAP）及びアクチン染色を行い、形態学的な変化を調べた。
骨芽細胞のマーカーであるオステオカルシン及びI型コラーゲンの発現は、過重力下で増加したが、擬似微小重力下においては低下した。また、破骨細胞のマーカーであるカルシトニン受容体は過重力下において減少傾向にあり、擬似微小重力下では有意に増加した。さらに、骨芽細胞で発現して破骨細胞を活性化する遺伝子であるRANKLとRANKLのデゴイレセプターであるOPGの比は過重力下において減少傾向にあり、擬似微小重力下においては有意に増加して、擬似微小重力では破骨細胞を活性化していることが判明した。また、擬似微小重力下のウロコの破骨細胞は、無処理のコントロールと比較して、多核化し、TRAP陽性でアクチンリングの保有数も有意に上昇して、活性化していた。
以上の結果から、過重力下において骨芽細胞は活性化、破骨細胞は抑制され、擬似微小重力下で骨芽細胞は抑制、破骨細胞は活性化され、骨量変化につながる可能性が示された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

交付申請の時に、平成25年度は、過重力と3次元クリノスタットによる擬似微小重力に対する応答を比較すると記載した。交付申請の内容に従って、実験を進めることができ、研究実績の概要に示すように、成果を上げることができた。

Strategy for Future Research Activity

本年度の成果により、過重力下において骨芽細胞は活性化、破骨細胞は抑制され、擬似微小重力下で骨芽細胞は抑制、破骨細胞は活性化され、骨量変化につながる可能性が示された。そこで最終年度は、機能解析を行うため、骨芽細胞の分化に関与するスクレオスチンというタンパク質に対する特異的な抗体を作成中である。この抗体を用いて、再生ウロコ（骨再生モデル）における発現部位、重力応答による発現量の変化を調べる予定。さらにウロコで得られた実験結果を一般化するために、哺乳類の骨芽細胞を用いて、擬似微小重力に対する応答を調べる予定。以上のことから、平成26年度は、重力応答の機能的な解析に重点を置き、骨の重力応答の機構解明を目指す。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

見込み額より契約額が下がったため、差額が生じた。
平成26年度の経費と共に消耗品にあてる予定。

Research Products

• [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 / 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., Mishima, H., Wada, S., Srivastav, A.K., Hayakawa, K. and Oshima, Y.
  • Journal Title: J. Fac. Agr., Kyushu Univ. Volume: 59 Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [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: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Static and dynamic hypergravity responses of osteoblasts and osteoclasts in medaka scales. (2013)
  • Author(s): Yano, S., Kitamura, K., Satoh, Y., Nakano, M., Hattori, A., Sekiguchi, T., Ikegame, M., Nakashima, H., Omori, K., Hayakawa, K., Chiba, A., Sasayama, Y., Ejiri, S., Mikuni-Takagaki, Y., Mishima, H., Funahashi, H., Sakamoto, T. and Suzuki, N.
  • Journal Title: Zool. Sci. Volume: 30 Pages: 217-223
  • DOI: 10.2108/zsj.30.217.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Zebrafish scales respond differently to in vitro dynamic and static acceleration: analysis of interaction between osteoblasts and osteoclasts. (2013)
  • Author(s): Kitamura, K., Takahira, K., Inari, M., Satoh, Y., Hayakawa, K., Tabuchi, Y., Ohgai, K., Nishiuchi, T., Kondo, T., Mikuni-Takagaki, Y., Chen, W., Hattori, A. and Suzuki, N.
  • Journal Title: Comp. Biochem. Physiol. Part A Volume: 166 Pages: 74-80
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2013.04.023.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 擬似微小重力に対する骨モデル（ウロコ）の破骨細胞及び骨芽細胞の応答解析． (2013)
  • Author(s): 山本 樹，池亀美華，田渕圭章，矢野幸子，遠藤雅人，近藤 隆，中野真樹，北村敬一郎，関口俊男，清水宣明，服部淳彦，鈴木信雄
  • Organizer: 第38回日本比較内分泌学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎市民プラザ（宮崎県）
  • Year and Date: 20131024-20131026
• [Presentation] 微小重力におけるウロコの破骨細胞の応答． (2013)
  • Author(s): 鈴木信雄，池亀美華，山本 樹，北村敬一郎，田渕圭章，矢野幸子，服部淳彦
  • Organizer: 第84回日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県）
  • Year and Date: 20130926-20130928
• [Presentation] キンギョウロコのアパタイトの解析－赤外ラマン分光によるアプローチ． (2013)
  • Author(s): 奈良雅之，服部淳彦，大西晃宏，赤塚陽子，矢野幸子，鈴木信雄，松田准一
  • Organizer: 第22回日本バイオイメージング学会
  • Place of Presentation: 東京大学薬学部（東京都）
  • Year and Date: 20130914-20130916
• [Presentation] Development and application of a fish scale in vitro assay system. (2013)
  • Author(s): Suzuki, N.
  • Organizer: The 9th International Satellite Symposium on the Comparative Endocrinology of Calcium Regulation
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸市、兵庫県）
  • Year and Date: 20130528-20130601
  • Invited
• [Presentation] 新規メラトニン誘導体－骨粗鬆症の治療に向けて．
  • Author(s): 鈴木信雄，関 あずさ，関口俊男，染井正徳，高垣裕子，矢野幸子，服部淳彦
  • Organizer: 第5回抗加齢内分泌研究会
  • Place of Presentation: 立教大学（東京都）
  • Invited