神経伝達物質受容体・イオンチャネルを介した力学的負荷伝達機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21890071
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 納富 拓也 東京医科歯科大学, 歯と骨のGCOE拠点, GCOE拠点形成特任教員 (70542249)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2010年度: 1,235千円 (直接経費: 950千円、間接経費: 285千円); 2009年度: 1,365千円 (直接経費: 1,050千円、間接経費: 315千円)
• キーワード: 骨 / 破骨細胞 / イオンチャネル / HCN

研究概要

イオンチャネルの一つであり、ペースメーカーチャネルと呼ばれるHCN(Hyperpolarization activated cyclic nucleotide modulated channel)に着目して研究をすすめてきた。そのサブタイプの一つである、破骨細胞の酸放出部位である波状縁に局在しているHCN1の機能をHCN1遺伝子欠損マウスにて検討した。また、骨芽細胞におけるHCN3の役割の解析をすすめた。
1、骨形態計測法にて、HCN1欠損マウスを野生型マウスの海綿骨骨量、骨構造、骨形成・骨吸収を評価した。HCN1欠損マウスでは、野生型のマウスに比べて、海綿骨骨量が減少し、骨構造がもろくなっていた。また、骨形成指標と骨吸収指標が増加しており、高代謝回転型の骨量減少が生じていた。
2、パッチクランプ法を用いて、HCN により発生する電流(Ih)を成熟破骨細胞にて記録・解析した。HCN1欠損マウス由来の破骨細胞においても、Ihが同定された。
3、骨芽細胞においては、HCN3の骨芽細胞機能への関与が認められた。HCN3を過剰発現させたところ、骨芽細胞の増殖が促され、骨芽細胞分化の指標であるALPの増大が認められた。
4、破骨細胞のHCN4遺伝子をノックダウンすると、破骨細胞のIhが大幅に減少した。このことから、破骨細胞におけるIhは、HCN1とHCN4由来のものと考えられる以上の結果から、HCN1は、骨代謝回転を調節するとともに、破骨細胞の膜電位調節での役割が示唆された。さらに、HCN3と骨芽細胞機能の関係から、HCN3の骨形成における関与が考えられる

研究成果

• [雑誌論文] Per-1 is a specific clock gene regulated by parathyroid hormone (PTH) signaling in osteoblasts and is functional for the transcriptional events induced by PTH (2011)
  • 著者名/発表者名: Hanyu R, Hayata T, Nagao M, Saita Y, Hemmi H, Notomi T, Nakamoto T, Schipani E, Knonenbery H, Kaneko K, Kurosawa H, Ezura Y, Noda M
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 112 ページ: 433-438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanogel-based scaffold delivery of prostaglandin E(2) receptor-specific agonist in combination with a low dose of growth factor heals critical-size bone defects in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamolratanakul P, Hayata T, Ezura Y, Kawamata A, Hayashi C, Yamamoto Y, Hemmi H, Nagao M, Hanyu R, Notomi T, Nakamoto T, Amagasa T, Akiyoshi K, Noda M
  • 雑誌名: Arthritis and Rheumatism 63 ページ: 1021-1033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Schnurri-2 deficiency counteracts against bone loss induced by ovariectomy (2011)
  • 著者名/発表者名: Nagao M, Saita Y, Hanyu R, Hemmi H, Notomi T, Hayata T, Nakamoto T, Nakashima K, Kaneko K, Kurosawa H, Ishii S, Ezura Y, Noda M.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 226 ページ: 573-578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Per-1 is a specific clock gene regulated by parathyroid hormone(PTH)signaling in osteoblasts and is functional for the transcriptional events induced by PTH (2011)
  • 著者名/発表者名: Hanyu R, Hayata T, Nagao M, Saita Y, Hemmi H, Notomi T, Nakamoto T, Schipani E, Knonenbery H, Kaneko K, Kurosawa H, Ezura Y, Noda M
  • 雑誌名: Journal of Cellular Biochemistry 巻: 112 ページ: 433-438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanogel-based scaffold delivery of prostaglandin E(2)receptor-specific agonist in combination with a low dose of growth factor heals critical-size bone defects in mice (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamolratanakul P, Hayata T, Ezura Y, Kawamata A, Hayashi C, Yamamoto Y, Hemmi H, Nagao M, Hanyu R, Notomi T, Nakamoto T, Amagasa T, Akiyoshi K, Noda M
  • 雑誌名: Arthritis and Rheumatism 巻: 63 ページ: 1021-1033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Schnurri-2 deficiency counteracts against bone loss induced by ovariectomy (2011)
  • 著者名/発表者名: Nagao M, Saita Y, Hanyu R, Hemmi H, Notomi T, Hayata T, Nakamoto T, Nakashima K, Kaneko K, Kurosawa H, Ishii S, Ezura Y, Noda M.
  • 雑誌名: Journal of Cellular Physiology 巻: 226 ページ: 573-578
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of bone remodeling by nervous system. (2010)
  • 著者名/発表者名: Noda M, Nagao M, Hanyu R, Mizoguchi F, Notomi T, Hayata T, Nakamoto T, Ezura Y.
  • 雑誌名: Nervous system and bone 20 ページ: 1801-1805
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipase C-dependent Ca2+-sensing pathways leading to endocytosis and inhibition of the plasma membrane vacuolar H+-ATPase in osteoclasts (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Moriura Y, Notomi T, Kawawaki J, Ohnishi K, Kuno M
  • 雑誌名: American Journal of Physiology 299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of bone remodeling by nervous system.[Nervous system and bone] (2010)
  • 著者名/発表者名: Noda M, Nagao M, Hanyu R, Mizoguchi F, Notomi T, Hayata T, Nakamoto T, Ezura Y.
  • 雑誌名: Clinical Calcium 巻: 20 ページ: 1801-1805
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipase C-dependent Ca2+-sensing pathways leading to endocytosis and inhibition of the plasma membrane vacuolar H+-ATPase in osteoclasts (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakai H, Moriura Y, Notomi T, Kawawaki J, Ohnishi K, Kuno M
  • 雑誌名: American Journal of Physiology 巻: 299
  • 査読あり
• [学会発表] Genetic conversion of osteoclast precursor to be responsive to light-controlled cation channel activation enhances differentiation upon modulation of their membrane potential (2010)
  • 著者名/発表者名: Takuya Notomi
  • 学会等名: ASBMR 2010 Annual Meeting
  • 発表場所: Toronto Convention Center, Canada
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] 遺伝子導入に基づく破骨細胞機能の光学的新規制御システムは陽イオンチャネル依存性膜電位変動により破骨細胞分化を促進する (2010)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 日本骨代謝学会
• [学会発表] Genetic conversion of osteoclast precursor to be responsive to light-controlled cation channel activation enhances differentiation upon modulation of their membrane potential (2010)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: ASBMR 2010 Annual Meeting
• [学会発表] Pacemaker channel HCN1 affects bone remodeling (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: Sokendai International Symposium 2009(招待講演)
  • 発表場所: SOKENDAI, Hayama, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2009-12-16
• [学会発表] Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide modulated channels(HCN)in bone cells : Roles of HCN1 and HCN3 in bone remodeling (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 36^<th> International Congress of Physiological Sciences
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] ペースメーカーチャネル(HCN1)の破骨細胞機能と骨代謝機構への関与 (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 第27回 日本骨代謝学会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2009-07-24
• [学会発表] ペースメーカーチャネル(HCN1)の欠損は高代謝回転による骨量減少を引き起こす (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 第29回 骨形態計測学会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2009-05-29
• [学会発表] Pacemaker channel HCN1 affects osteoclast function in vitro and bone remodeling in vivo (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 31^<st> ASBMR Annual Meeting
• [学会発表] Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide modulated channels (HCN) in bone cells : Roles of HCN1 and HCN3 in bone remodeling (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 36^<th> International Congress of Physiological Sciences
• [学会発表] Pacemaker channel HCN1 affects bone remodeling (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: Sokendai International Symposium 2009
  • 発表場所: 招待講演
• [学会発表] ペースメーカーチャネル(HCN1)の破骨細胞機能と骨代謝機構への関与 (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 日本骨代謝学会
• [学会発表] ペースメーカーチャネル(HCN1)の欠損は高代謝回転による骨量減少を引き起こす (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 学会等名: 骨形態計測学会
• [図書] 身体トレーニング(宮村実晴編)(運動による骨形態・骨代謝の変化) (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也
  • 総ページ数: 430
  • 出版者: 真興交易(株)医書出版部
• [図書] 身体トレーニング(運動による骨形態・骨代謝の変化) (2009)
  • 著者名/発表者名: 納富拓也(宮村実晴編)
  • 総ページ数: 430
  • 出版者: 真興交易(株)医書出版部
• [備考] ホームページ等