2014 Fiscal Year Research-status Report
Pleiotrophinによる力学的骨形態形成の機序解明
| Project/Area Number |
26462291
|
|---|
| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
|---|
Principal Investigator |
今井 晋二 滋賀医科大学, 医学部, 准教授 (90283556)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松末 吉隆 滋賀医科大学, 医学部, 病院長 (30209548)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 力学的骨形成調節 / 骨芽細胞 / 骨細胞 / pleiotrophin |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
骨小腔は細胞外液で満たされ、骨細胞はその中に浮かんだように存在する。通常の運動負荷では0.5％以下といわれる生理的な骨実質の変形でも、骨小腔内には3Paもの波動圧が出現する。すなわち、通常レベルの運動負荷でも骨小腔内では、激しい細胞外液流により骨細胞が変形され、その程度は骨形成の力学的増幅に必要な2 - 3％の変形を凌駕する。このように骨小腔とその中に隔離された骨細胞が力学的刺激のアンプリファイアーとして力学的骨形成調節機構に機能しているのではないかとの考え方が支持されるようになった。
我々はpleiotrophin（以下PTN）が、この骨細胞由来の力学的骨形成調節因子ではないかと考えた。力学的刺激に反応して骨細胞から分泌されたPTN タンパクが骨芽細胞に到達し、骨芽細胞の機能に影響するためには、波動圧刺激によるPTNタンパクの分泌を検討する必要がある。インキュベーター内に波動圧発生装置を設置し、波動圧で培養マウス骨細胞を刺激し、PTNタンパク分泌をWestern blottingで検討したところ、PTNタンパクの発現は著明に亢進していた。
骨器質を産生する活発な細胞の印象である骨芽細胞に比べて、これまで骨細胞はその機能が不明で、沈黙の細胞とさえ言われてきた。今回の研究で骨細胞が力学的刺激のアンプリファイアーとして力学的骨形成調節機構に機能しているのではないかとの新しいパラダイムに一歩近づいたと言える。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成26年度は、インキュベーター内に波動圧発生装置を設置し、波動圧で培養マウス骨細胞を刺激し、PTNタンパク分泌をWestern blottingで検討することを目的としていた。まず波動圧発生装置を作成した。これはアクリル板に小さなスリットを作成し、このスリット入りアクリル板を通常のアクリル板でサンドイッチ状に挟むことで作成した。通常のポンプに接続するだけで、スリットの幅を変えると波動圧を調整できる。もともとは波動圧を骨細胞加えるアクリル板のみをインキュベーターに入れようとしたが、ポンプと連結しているチューブのなかで還流液が冷えてしまい、細胞が死滅した。これを防ぐために最終的に連結チューブもポンプもすべてインキュベーターにいれることにより、当初予定していた実験を遂行できた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
PTN -/- マウスを作成し、運動負荷試験する。トレッドミルを設置したケージで一定期間飼育することにより運動を負荷する予定である。これまでの予備実験で一般的なマウスは一晩に4～5km走行することがわかっている。正常マウスでは運動負荷により健常下肢が長軸方向に成長する。成長の速度は年齢にも依存するので実験動物はinbred化を進めるだけでなく、年齢も厳密に均一化しなければならない。今後の研究では、現在3～4ペア程度残しているPTN -/+マウスのペアから十分量のinbred PTN +/+マウスとPTN -/-マウスを確保することが必要である。Southern blotting でgenotyping をしながら、各20匹程度の個体数を準備する予定である。
|
| Causes of Carryover |
今年度は動物実験の数が少なかったために、動物代やそれに関わる試薬等の研究費を消費できなかった。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
引き続き動物実験に関わるPTN抗体や細胞培養用飼料、組織化学関連試薬、そして動物代（マウス）に使用予定である。また、研究実績発表のための旅費にも一部使用予定である。
|
-
[Journal Article] Improved quality of cartilage repair by bone marrow mesenchymal stem cells for treatment of an osteochondral defect in a cynomolgus macaque model2015
Author(s)
Araki S, Imai S, Ishigaki H, Mimura T, Nishizawa K, Ueba H, Kumagai K, Kubo M, Mori K, Ogasawara K, Matsusue Y
-
Journal Title
Acta Orthop
Volume: 86
Pages: 119-126
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
-
