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骨モデリング時の形態形成を担うコラーゲンネットワークの新たな役割の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H05549
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 矯正・小児系歯学
研究機関岡山大学

研究代表者

上岡 寛  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (80253219)

研究分担者 加来 賢  新潟大学, 医歯学系, 准教授 (30547542)
原 徹  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, プラットフォーム長 (70238161)
研究協力者 安達 泰治  
ジャガー エドウィン  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード骨 / メカニカルストレス / コラーゲン線維 / FIB-SEM / 機械的刺激 / 形態計測 / 骨形態計測 / 器械的刺激 / 骨組織 / 骨形成 / コラーゲン
研究成果の概要

我々は、FIB-SEMを用いることにより、骨形成期にあるコラーゲン線維の立体構築を行うことができた。さらにこの解析は1辺25マイクロメートルの立方領域に及ぶことから、同時に複数の骨細胞を含む細胞性ネットワークも捉えることができた。これらの観察から、骨細胞ネットワークの初期形成に重要な骨芽細胞から基質側へ伸びる細胞は、集束されたコラーゲン線維を避けるように一定の規則性をもった。さらに、コラーゲン線維の集束化を阻害するBAPNで前処置した骨では、骨芽細胞から伸びる細胞突起は特異な方向性を持たなかった。よって、骨基質の性質を変化させることで骨細胞ネットワーク形成に影響を与えることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨は外界の力によってその形を変化させる。その変化には細胞が主導となって関与しているのか細胞から産生された基質が力によって再配列を引き起こし変化しているのかは明確な答えはなかった。今回我々は、骨基質のコラーゲン線維の立体構築と骨内でネットワーク形成をなしている骨細胞を同時にとらえることができ、この両者の関係をみることができた。そして、集束したコラーゲン線維が細胞ネットワークの方向性を変化させていることを突き止めた。よって、骨梁の微細構造を形成する細胞性ネットワークの初期過程には細胞による形態形成のみならず、基質が自ら変化することも影響を与えることが示唆された。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] リンシューピン大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] LINKOPING University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Screening of key candidate genes and pathways for osteocytes involved in the differential response to different types of mechanical stimulation using a bioinformatics analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Z, Ishihara Y, Ishikawa T, Hoshijima M, Odagaki N, Ei Hsu Hlaing E, Kamioka H
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      巻: - 号: 4 ページ: 514-626

    • DOI

      10.1007/s00774-018-0963-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Role of Osteocyte-PDL Crosstalk in Tooth Movement via SOST/Sclerostin2018

    • 著者名/発表者名
      Odagaki N, Ishihara Y, Wang Z, Ei Hsu Hlaing E, Nakamura M, Hoshijima M, Hayano S, Kawanabe N, Kamioka H.
    • 雑誌名

      J Dent Res

      巻: in press 号: 12 ページ: 1374-1382

    • DOI

      10.1177/0022034518771331

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The temporospatial pattern of energy metabolism coordinates the interactions between the bones and other organ systems2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Z, Kamioka H
    • 雑誌名

      Journal of Oral Biosciences

      巻: 60 号: 1 ページ: 8-14

    • DOI

      10.1016/j.job.2017.11.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Ca2+ response of osteocyte network by three-dimensional time-lapse imaging in living bone2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Tomoyo、Hoshijima Mitsuhiro、Sunaga Junko、Nishida Takashi、Hashimoto Mana、Odagaki Naoya、Osumi Ryuta、Aadachi Taiji、Kamioka Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      巻: 印刷中 号: 5 ページ: 519-528

    • DOI

      10.1007/s00774-017-0868-x

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional morphometry of collagen fibrils in membranous bone2017

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto M, Nagaoka N, Tabata T, Tanaka T, Osumi R, Odagaki N, HaraT, Kamioka H
    • 雑誌名

      Integrative Biology

      巻: 9 号: 11 ページ: 868-875

    • DOI

      10.1039/c7ib00073a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alternation in the gap-junctional intercellular communication capacity during the maturation of osteocytes in the embryonic chick calvaria2016

    • 著者名/発表者名
      ZiyiWang, Naoya Odagaki, Tomoyo Tanaka, Mana Hashimoto, Masahiro Nakamura, Satoru Hayano, Yoshihito Ishihara, Noriaki Kawanabe, Hiroshi Kamioka
    • 雑誌名

      Bone

      巻: 91 ページ: 20-29

    • DOI

      10.1016/j.bone.2016.06.016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 骨の微細形態からみた細胞機能の解析2018

    • 著者名/発表者名
      上岡 寛
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bioimaging of osteocytes and their surrounding bone matrix2018

    • 著者名/発表者名
      上岡 寛
    • 学会等名
      第15回Bone Biology Forum
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bioinfomatics analysis shows candidate genes for osteocytes differentially response to different types of mechanical stimuli2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Z, Ishihara Y, Odagaki N, Ei Hsu Hlaing E, Kamioka H
    • 学会等名
      第77回日本矯正歯科学会学術大会 第7回日韓ジョイントミーティング
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of intracellular Ca2+ in mechano-transduction system of human periodontal ligament fibroblasts2018

    • 著者名/発表者名
      Ei Hsu Hlaing E, Ishihara Y, Wang Z, Odagaki N, Kamioka H
    • 学会等名
      第77回日本矯正歯科学会学術大会 第7回日韓ジョイントミーティング
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical Stress-induced Intracellular Ca2+ Oscillations in Human Periodontal Ligament Fibroblasts2018

    • 著者名/発表者名
      Ei Hsu Hlaing E, Ishihara Y, Wang Z, Odagaki N, Kamioka H
    • 学会等名
      American Society of Bone and Mineral Research 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FIB-SEMで探るコラーゲン細線維の集束化と骨細胞ネットワーク形成の関連について2017

    • 著者名/発表者名
      上岡寛、橋本真奈、長岡紀幸、飯村忠浩、大嶋佑介、原徹
    • 学会等名
      日本解剖学会
    • 発表場所
      長崎市
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 骨組織におけるコラーゲン細線維の三次元形態計測2017

    • 著者名/発表者名
      上岡 寛
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 直交配置型FIB-SEMでみる、骨細胞ネットワーク形成とコラーゲン細線維構築の関与2017

    • 著者名/発表者名
      橋本真奈, 長岡紀幸, 大嶋佑介, 飯村忠浩, 原 徹、上岡 寛
    • 学会等名
      日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fast fourier transform analysis showed morphological changes of bone structure and change of periodicity of sclerostin expression during orthodontic tooth movement2017

    • 著者名/発表者名
      Wang Z, Ishihara Y, Odagaki N, Nakamura M, Hlaing Ei Ei Hsu, Kamioka H
    • 学会等名
      America Society of Bone and Mineral Research
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spation-temporal regulation of sclerostin expression and dynamics in alveolar bone during orthodontic tooth movement2017

    • 著者名/発表者名
      Odagaki N, Ishihara Y, Wang Z, Nakamura M, Hlaing Ei Ei Hsu, Kamioka H
    • 学会等名
      America Society of Bone and Mineral Research
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 骨細胞ネットワーク形成に与えるコラーゲン線維構築の関与2017

    • 著者名/発表者名
      上岡 寛, 橋本真奈, 長岡紀幸, 大嶋佑介, 飯村忠浩, 原徹
    • 学会等名
      歯科基礎学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] FIB-SEMで探る骨形成 ーコラーゲン細線維の集束化と骨細胞ネットワーク形成の関連についてー2017

    • 著者名/発表者名
      上岡 寛, 橋本真奈, 長岡紀幸, 飯村忠浩, 大嶋佑介, 原徹
    • 学会等名
      日本臨床バイオメカニクス学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モデリング期骨組織における骨細胞ネットワーク形成とコラーゲン線維集束化の関与2016

    • 著者名/発表者名
      橋本真奈、長岡紀幸、原徹、上岡寛
    • 学会等名
      日本矯正歯科学会大会
    • 発表場所
      徳島市
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] FIB-SEMで探る骨形成 ーコラーゲン細線維の集束化と骨細胞ネットワーク形成の関連についてー2016

    • 著者名/発表者名
      上岡寛、橋本真奈、長岡紀幸、飯村忠浩、大嶋佑介、原徹
    • 学会等名
      日本臨床バイオメカニクス学会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of Intracellular Ca2+ Mobilization by 3D Time-lapse Imaging in Bone2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyo Tanaka, Mitsuhiro Hoshijima, Junko Sunaga, Takashi Nishida, Taiji Aadachi, Hiroshi Kamioka
    • 学会等名
      American Society of Bone and Mineral Research
    • 発表場所
      アトランタ、ジョージア州、米国
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Alternation in gap-junctional intercellular communication capacity during the Ex Vivo transformation of osteocytes in the embryonic chick calvaria2016

    • 著者名/発表者名
      Ziyi Wang, Naoya Odagaki, Tomoyo Tanaka, Mana Hashimoto, Hiroshi Kamioka
    • 学会等名
      American Society of Bone and Mineral Research
    • 発表場所
      アトランタ、ジョージア州、米国
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Osteocyte network formation is influenced by the thick collagen bundle formation during bone modeling2016

    • 著者名/発表者名
      Mana Hashimoto, Noriyuki Nagaoka, Tadahiro Iimura, Toru Hara, Hiroshi Kamioka
    • 学会等名
      American Society of Bone and Mineral Research
    • 発表場所
      アトランタ、ジョージア州、米国
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 骨細胞ネットワーク形成に与えるコラーゲン線維集束化の関与2016

    • 著者名/発表者名
      橋本真奈、長岡紀幸、飯村忠浩、大嶋佑介、原徹、上岡寛
    • 学会等名
      歯科基礎医学会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] モデリング期骨組織におけるコラーゲン線維の三次元的形態計測2016

    • 著者名/発表者名
      橋本真奈、小田垣直弥、上岡寛
    • 学会等名
      日本骨代謝学会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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