骨芽細胞から骨細胞へのスイッチングにおけるON-OFF機構の新規解明

• 研究課題/領域番号: 18K19628
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分57:口腔科学およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 網塚 憲生 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (30242431)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 骨細胞 / podoplanin / EMR family / 骨芽細胞 / CD44 / actin filament / EMRfamily

研究成果の概要

本研究では、骨芽細胞がpodoplanin陽性を示すと、骨細胞へのスイッチングが誘導される可能性を明らかにした。骨芽細胞におけるpodoplaninからのシグナルは細胞膜を裏打ちするEMR familyのリン酸化がアクチン再構築を誘導することで、骨芽細胞から骨細胞への分化における細胞骨格の変化を誘導すると考えられた。骨リモデリング部位では、CD44（破骨細胞の細胞膜に局在）がpodoplanin陽性骨芽細胞のEMR familyのリン酸化を促進することが示唆されたが、モデリング部位では、CD44は骨芽細胞から骨細胞への分化に関与しないことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本申請研究では、骨芽細胞と骨細胞が機能的グループを形成しており、それら細胞が存在する微細環境や骨の代謝に応じて、骨芽細胞から骨細胞への分化が時空的に調節されていることを明らかにした研究である。その結果、骨リモデリング部位では骨代謝回転、すなわち、骨吸収を担う破骨細胞が有するCD44によって骨細胞分化が、一部、影響を受けるが、骨代謝回転に依存しないモデリング部位における骨細胞分化はCD44に影響されないことが示唆された。近年、骨細胞研究における新展開が期待されており、本研究の学術的意義は高いと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Immunolocalization of podoplanin/E11/gp38, CD44, and endomucin in the odontoblastic cell layer of murine tooth germs (2019)
  • 著者名/発表者名: KHADIZA Naznin、HASEGAWA Tomoka、NAGAI Tomoya、YAMAMOTO Tomomaya、MIYAMOTO- TAKASAKI Yukina、HONGO Hiromi、ABE Miki、HARAGUCHI Mai、YAMAMOTO Tsuneyuki、YIMIN、QIU Zixuan、SASAKI Muneteru、KUROSHIMA Shinichiro、OHSHIMA Hayato、FREITAS Paulo Henrique Luiz de、LI Minqi、YAWAKA Yasutaka、AMIZUKA Norio
  • 雑誌名: Biomedical Research 巻: 40 号: 4 ページ: 133-143
  • DOI: 10.2220/biomedres.40.133
  • NAID: 130007689882
  • ISSN: 0388-6107, 1880-313X
  • 年月日: 2019-08-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Silencing FOXO1 attenuates dexamethasone-induced apoptosis in osteoblastic MC3T3-E1 cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Xing L., Zhang X., Feng H., Liu S., Li D., Hasegawa T., Guo J., Li M.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 513巻4号 号: 4 ページ: 1019-1026
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.04.112
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Histochemical examination on principal collagen fibers in periodontal ligaments of ascorbic acid-deficient ODS-od/od rats. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T., Miyamoto Y., Abe M., Qiu Z., Yamamoto T., Yimin, Yoshida T., Yoshino H., Hongo H., Yokoyama A., Sasaki M., Kuroshima S., Hara K., Kobayashi M., Akiyama Y., Maeda T., Freitas PHL., Li M., Amizuka N.
  • 雑誌名: Microscopy. 巻: 68 号: 5 ページ: 349-358
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfz021
  • NAID: 120006891507
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Eldecalcitol effects on osteoblastic differentiation and function in the presence or absence of osteoclastic bone resorption. (2019)
  • 著者名/発表者名: Bu J., Du J., Shi L., Feng W., Wang W., Guo J., Hasegawa T., Liu H., Wang X., Li M.
  • 雑誌名: Exp Ther Med. 巻: 18巻3号 ページ: 2111-2121
  • DOI: 10.3892/etm.2019.7784
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Type 1 diabetes mellitus induced low bone turnover in ovariectomized rats. (2019)
  • 著者名/発表者名: Liu B., Feng W., Hasegawa T., Amizuka N., Li M.
  • 雑誌名: Histol Histopathol 巻: 34 ページ: 57-67
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Histochemical examination on principal collagen fibers in periodontal ligaments of ascorbic acid-deficient ODS-od/od rats (2019)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa T., Miyamoto Y., Abe M., Qiu Z., Yamamoto T., Yimin, Yoshida T., Yoshino H., Hongo H., Yokoyama A., Moritani Y., Morimoto Y., Sasaki M., Kuroshima S., Hara K., Kobayashi M., Akiyama Y., Maeda T., Freitas PHL., Li M, Amizuka N.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: in press
  • NAID: 120006891507
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Siglec-15-targeting therapy increases bone mass in rats without impairing skeletal growth (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato D., Takahata M., Ota M., Fukuda C., Tsuda E., Shimizu T., Okada A., Hiruma Y., Hamano H., Hiratsuka S., Fujita R., Amizuka N., Hasegawa T., Iwasaki N.
  • 雑誌名: Bone 巻: 116 ページ: 172-180
  • DOI: 10.1016/j.bone.2018.07.026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The diversity of preosteoblastic morphology : Preosteoblastic response to parathyroid hormone (2018)
  • 著者名/発表者名: Qiu Z., Miyamoto Y., Yamamoto T., Hongo H., Abe M., Yoshida T., Yoshino H., Sasaki M., Nagai T., Naznin K., Yokoyama A., Zhao S., Mae T., Kirikoshi S., Moritani Y., Haraguchi M., Freitas PHL., Li M., Amizuka N., Hasegawa T.
  • 雑誌名: Hokkaido J Dent Sci 巻: 38 ページ: 2-10
  • NAID: 120006523759
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 副甲状腺ホルモン間歇投与マウスの長管骨におけるpodoplaninの免疫局在について (2020)
  • 著者名/発表者名: 中嶋悠斐、本郷裕美、井上貴一朗、網塚憲生、長谷川智香
  • 学会等名: 第125回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] 骨特異的血管と骨細胞における組織化学・電顕イメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智香、邱 紫せん、宮本幸奈、山本知真也、網塚憲生
  • 学会等名: 第39回日本骨形態計測学会
  • 招待講演
• [学会発表] Microscopic imaging of osteoblasts/osteocytes in bone. (2019)
  • 著者名/発表者名: 網塚憲生、長谷川智香
  • 学会等名: 第60回日本組織細胞化学会総会・学術集会/第13回日中合同組織細胞化学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 骨細胞分化のバイオイメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智香
  • 学会等名: 第61回歯科基礎医学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Histochemical assessment for osteoblastic activities in modeling and remodeling regions in osteoclast-lackingmice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Abe M., Hasegawa T., Amizuka N.
  • 学会等名: 97thGeneral Session & Exhibition of The International Association for Dental Research (IADR), 48th Annual Meeting of The AADR, 43rd Annual Meeting of THE CADR
  • 国際学会
• [学会発表] 副甲状腺ホルモン投与および授乳期カルシウム欠乏食給餌によって誘導される骨細胞周囲骨基質の微細構造学的変化について (2019)
  • 著者名/発表者名: 本郷裕美、長谷川智香、井上貴一朗、山本恒之、網塚憲生
  • 学会等名: 令和元年度公益財団法人日本顕微鏡学会北海道支部学術講演会・支部集会
• [学会発表] Histological Assessment for Osteocyte Function. Special Lecture. (2019)
  • 著者名/発表者名: Amizuka N.
  • 学会等名: International Collaborative Symposium on Development of Human Resources in Practical Oral Health and Treatment
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 骨組織における骨特異的血管と骨細胞分化の微細構造学的解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智香、網塚憲生
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 特異的血管と骨細胞における組織化学・電顕イメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智香、邱 紫セン、宮本幸奈、山本知真也、網塚憲生
  • 学会等名: 第39回日本骨形態計測学会
  • 招待講演
• [学会発表] Morphological assessment for osteocyte function in bone. (2018)
  • 著者名/発表者名: Amizuka N., Hongo H., Hasegawa T.
  • 学会等名: KSBMR-JSBMR joint symposium The 6th Seoul Symposium on Bone Health
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] テリパラチドの骨形成作用における細胞組織学的検索 (2018)
  • 著者名/発表者名: 網塚憲生、長谷川智香、山本知真也、本郷裕美
  • 学会等名: 第38回日本骨形態計測学会
  • 招待講演
• [学会発表] 電子顕微鏡を駆使した骨の細胞組織学的アプローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智香、宮本幸奈、本郷裕美、阿部未来、網塚憲生
  • 学会等名: 第59回日本組織細胞化学総会・学術集会
  • 招待講演
• [図書] 歯科再生医学 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川智香、本郷裕美、網塚憲生
  • 総ページ数: 334
  • 出版者: 医歯薬出版株式会社
  • ISBN: 9784263458389
• [備考] 北海道大学大学院歯学研究院 / 大学院歯学院 / 歯学部
  • URL: https://www.den.hokudai.ac.jp/
• [備考] 北海道大学大学院歯学研究院 口腔健康科学分野 硬組織発生生物学教室
  • URL: https://www.den.hokudai.ac.jp/anatomy2/hokudai_d/index.html