| 研究課題/領域番号 |
11558113
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
医用生体工学・生体材料学
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| 研究機関 | 神奈川歯科大学 |
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研究代表者 |
高垣 裕子 神奈川歯科大学, 歯学部, 講師 (60050689)
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| 研究分担者 |
里吉 正徳 神奈川歯科大学, 歯学部, 助手 (90257303)
太田 知裕 帝人株式会社, 課長(研究職)
糸満 盛憲 北里大学, 医学部, 教授 (70104528)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
10,200千円 (直接経費: 10,200千円)
2000年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1999年度: 8,200千円 (直接経費: 8,200千円)
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| キーワード | 骨細胞 / 超音波 / 廃用性骨萎縮 / メカニカルストレス / 協同作用 / 情報伝達経路 / 骨形成 / クロストーク / 運動負荷 / 機械的刺激 / 骨萎縮 / 骨 / 骨芽細胞 / 骨髄間質細胞 |
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| 研究概要 |
抵出力超音波パルス(以下 US)は既に臨床で骨折治癒促進効果が報告されてきたが、メカニズムには不明点が多い。我々はマウス骨髄間質細胞由来の株化細胞ST2を用いてUSの特性を調べた。細胞(5×106sell/plate)を24-48時間培養後、治療時と同じく20分間US照射した。周波数1.5MHz、バースト幅200ms、繰り返し周期10kHz、出力30mW/cm2の設定も同様である。照射後24時間まで培養した細胞のmRNAの発現レベルを増殖因子、骨基質タンパク等検討した。結果は、1)US照射により、例えば同じ増殖因子でも、IGF-Iのようにレベルの上昇するmRNAとTGF-βのように変動しないものが見い出された。2)典型的な初期応答遺伝子であるc-fos、cox-2以外にも、オステオカルシン、骨シアロプロテイン等の骨基質タンパクmRNAが、照射開始後1時間以内に一過性の発現レベルの上昇を示した。3)これらの応答は、タンパク合成阻害剤サイクロヘキサマイドの影響を受けなかった。4)2)以外に、12-24時間以降に顕著なmRNAレベルの上昇を示す骨タンパク質があり、24時間目でのmRNAレベルの上昇は、タンパク合成阻害剤サイクロヘキサマイドあるいはCOXIIの選択的阻害剤NS398により抑えられた。従って、1)US照射はST2細胞においてIGF-Iなどの増殖因子や骨基質タンパクのmRNAの発現を誘導し、細胞を骨形成へ向かわせる。2)US照射開始後の一過性のmRNAレベルの上昇と12時間以降の上昇は、タンパク合成を介さない一次的な初期応答と、新たなタンパク合成を要する二次的なアナボリックな応答であると考えられた。更に、応用を目的として初代培養骨髄細胞の応答を検討するため、ラット長骨骨髄より採取した細胞を定法に従ってデキサメタゾンないしvit.Cにより分化させ、抵出力超音波パルスの標的細胞を明かにすると同時にST2細胞との比較を行った。その結果標的細胞としての形質はきわめて狭いウィンドウを持って変化して行くことが明らかとなり、国際会議で報告の上,現在投稿中である。一般的な初期応答遺伝子であるc-fos,cox-2のみが応答する相や、増殖因子も応答する相、あるいは骨基質タンパクも応答する相などがあり、更に分化が進むと伸展刺激には応答するがUS照射には殆ど応答しない相も見出された。USは、1)機械的刺激として受容細胞に効果を示す、2)細胞の分化に依存して特有の応答を示すという点が、非侵襲的に機械的刺激として作用し、顕著な細胞増殖なしに骨形成を促進する臨床効果を実験的に支示するばかりでなく、薬剤としてステロイドの使用を余儀なくされている多くの患者が抱える骨粗鬆症を機械的刺激を利用して治療するための研究の実験系としての有為性も示した。
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