光操作－膜電位制御による生体内骨細胞機能制御 －加速する力学的刺激伝達－

• 研究課題/領域番号: 15K15558
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 大阪歯科大学
• 研究代表者: 納富 拓也 大阪歯科大学, 歯学部, 講師 (70542249)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 骨代謝 / 骨細胞 / 光遺伝学 / 力学的刺激 / 細胞膜電位 / 光操作

研究成果の概要

老化にともなう骨疾患や骨粗鬆症は1000万人を超えると推定される。この疾患克服のために、神経伝達物質受容体とイオンチャネルの骨代謝機構における役割を明らかにして、細胞膜電位変動と骨代謝の関係を検討してきた。本研究では、力学的刺激と細胞膜電位変動との関係を検討するために、光誘導膜電位操作分子を導入した骨細胞株を頭頂骨に移植した後、頭頂骨に生体力学負荷をおこなった。骨形成速度を計測したところ、力学的負荷単独のマウスと比べて、光照射により細胞膜電位変動+力学的負荷をおこなったマウスにて、骨形成速度が増加していた。この結果により、膜電位変動による力学的刺激反応の加速が示唆された。

研究成果

• [国際共同研究] シェフィールド大学(英国)
• [雑誌論文] Mice Deficient in CIZ/NMP4 Develop an Attenuated Form of K/BxN-Serum Induced Arthritis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto T, Izu Y, Kawasaki M, Notomi T, Hayata T, Noda M, Ezura Y.
  • 雑誌名: J Cell Biochem. 巻: 117 号: 4 ページ: 970-977
  • DOI: 10.1002/jcb.25382
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Membrane depolarization regulates intracellular RANKL transport in non-excitable osteoblasts (2015)
  • 著者名/発表者名: Notomi T, Kuno M, Ezura Y, Honma M, Ishizuka T, Ohura K, Yao H and Noda M.
  • 雑誌名: Bone 巻: 81 ページ: 306-314
  • DOI: 10.1016/j.bone.2015.07.031
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Zinc-induced effects on osteoclastogenesis involve activation of hyperpolarization-activated cyclic nucleotide modulated channels via changes in membrane potential (2015)
  • 著者名/発表者名: Notomi T, Kuno M, Ohura K, Noda M and Skerry TM
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 巻: 30 号: 9 ページ: 1618-1626
  • DOI: 10.1002/jbmr.2507
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nck influences preosteoblastic/osteoblastic migration and bone mass (2015)
  • 著者名/発表者名: Aryal Smriti, Kentaro Miyai, Yayoi Izu, Tadayoshi Hayata, Takuya Notomi, Masaki Noda, Yoichi Ezura
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 112 号: 50 ページ: 15432-7
  • DOI: 10.1073/pnas.1518253112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TGF-Beta Suppresses Ift88 Expression in Chondrocytic ATDC5 Cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki, M., Ezura, Y., Hayata, T., Notomi, T., Izu, Y., and Noda, M.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 巻: - 号: 11 ページ: 2788-95
  • DOI: 10.1002/jcp.25005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] β2 Adrenergic receptor activation suppresses BMP-induced alkaline phosphatase expression in osteoblast-like MC3T3E1 cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Ezura, Y., Hayata, T., Moriya, S., Shirakawa, J., Notomi, T., Arayal, S., Kawasaki, M., Izu, Y., Harada, K., and Noda, M.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 巻: 116 号: 6 ページ: 1144-52
  • DOI: 10.1002/jcb.25071
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Changes in membrane potential regulates RANKL intracellular transport via voltage-gated calcium channels in osteoblasts (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Notomi, Miyuki Kuno, Akiko Hiyama, Yoichi Ezura, Kiyoshi Ohura, Masaki Noda
  • 学会等名: ASBMR2016
  • 発表場所: Georgia World Congress Center (Atlanta, Georgia, USA)
  • 年月日: 2016-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] Zinc-induced effects on osteoclastogenesis involves activation of HCN channels via changes in membrane potential (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Notomi, Miyuki Kuno, Akiko Hiyama, Kiyoshi Ohura, Masaki Noda, Timothy M. Skerry
  • 学会等名: ASBMR2015
  • 発表場所: ワシントン州、米国
  • 年月日: 2015-10-11
  • 国際学会
• [学会発表] Membrane depolarization regulates intracellular RANKL transport in non-excitable osteoblasts (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Notomi, Miyuki Kuno, Yoichi Ezura, Kiyoshi Ohura, Masaki Noda
  • 学会等名: 13th Congress of the International Society of Bone Morphometry
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会
• [学会発表] TGF-beta impairs cilia morphology via suppression of Ift88 expression in chondrocytic ATDC5 cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Makiri Kawasaki, Tadayoshi Hayata, Tetsuya Nakamoto, Takuya Notomi, Shiichi Moriya, Takayuki Yamada, Yayoi Izu, Yoichi Ezura, Masaki Noda
  • 学会等名: 13th Congress of the International Society of Bone Morphometry
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会
• [学会発表] BMP-induced alkaline phosphatase expression in osteoblast-like MC3T3E1 cells is suppressed by β2 adrenergic receptor activation (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Yamada, Yoichi Ezura, Tadayoshi Hayata, Shuichi Moriya, Jumpei Shirakawa, Takuya Notomi, Smriti Aryal, Makiri Kawasaki, Yayoi Izu, Kiyoshi Harada, Masaki Noda
  • 学会等名: 13th Congress of the International Society of Bone Morphometry
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会
• [学会発表] Morphological and dynamic analysis of migration linked to FUCCI-indicated cell cycle under the influence of PTH and mechanical flow signals (2015)
  • 著者名/発表者名: Jumpei Shirakawa, Yoichi Ezura, Shuichi Moriya, Makiri Kawasaki, Takayuki Yamada, Takuya Notomi, Tadayoshi Hayata, Atsushi Miyawaki, Ken Omura, Masaki Noda
  • 学会等名: 13th Congress of the International Society of Bone Morphometry
  • 発表場所: 東京、日本
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会