メカニカルストレスの感知機序と骨形成促進効果への低分子Gタンパクの役割の検索

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17591588
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 祷 史明 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助手 (70381986)
• 研究分担者: 高岡 邦夫 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (30112048) ; 香月 憲一 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (80254407) ; 岩城 啓好 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 講師 (20381981)
• キーワード: メカニカルストレス / 骨芽細胞 / 骨形成 / BMP / 低分子G蛋白

研究概要

2×2cmのシリコンチャンバー上にマウス骨芽細胞系MC3T3-E1 cell及び骨髄間葉系細胞ST-2を接着培養させ、共に10%のストレッチを6時間程度かけると、ファロイジンを用いた蛍光染色にてアクチンストレスファイバーが増生することが確認できた。またFRA-2染色にてMC3T3-E1 cellに10%程度のストレッチをかけるとCa^<2+>が流入しまたそれはCa^<2+>キレート剤やガドリニウムにてブロックされる、即ちSA channelを介した反応であることが確認できた。次にALP活性のストレッチ量の違いによる条件検討を進め、8%を超えるストレッチを12時間以上かけると細胞がチャンバー上からはがれ、蛋白量が落ちALP活性の測定が安定して行えないことが判明。安定してALP活性を出すためには1〜2%のストレッチをかけることが最適であることがわかった。1%のストレッチを24時間かけたST-2に5%BMP4コンディションメディウムをかけ48時間培養するとALP活性がストレッチをかけない群よりも亢進することが有意差を持って判明した(p>0.05)がまだこの結果は安定しておらず、より細胞数を増やして実験できる3.3cm×3.3cmのシリコンチャンバーを用いて条件検討をさらに詳細に進めていく予定である。条件検討はMC3T3-E1 cellにおいても同様に進めまたBMP4を加えてからストレッチをかけるグループについても検討する。この結果からrealtime RT-PCRを用いてCOX2やCbfa-1の経時的な発現も解析する。更にRho-inhibitorやCOX2 inhibitorを共投与しストレッチからのシグナル伝達におけるRho及びCOX2の関与も検討していく。

研究成果

• [雑誌論文] Optimized use of a biodegradable polymer as a carrier material for the local delivery of recombinant human bone morphogenetic protein-2(rhBMP-2) (2006)
  • 著者名/発表者名: Kato M, Toyoda H, Namikawa T, Hoshino M, Terai H, Miyamoto S, Takaoka K.
  • 雑誌名: Biomaterials 27・(9) ページ: 2035-2041
• [雑誌論文] Bone morphogenetic protein activities are enhanced by 3', 5' -cyclic adenosine morphosphate through suppression of Smad6 expression in osteoprogenitor cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugama R, Koike T, Imai Y, Nomura-Furuwatari C, Takaoka K.
  • 雑誌名: Bone 38・(3) ページ: 206-214
• [雑誌論文] A biodegradable delivery system for antibiotics and recombinant human bone morphogenetic protein-2 : A potential treatment for infected bone defects. (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A, Terai H, Toyoda H, Namikawa T, Yokota Y, Tsunoda T, Takaoka K.
  • 雑誌名: Journal of Orthopedic Research 24・(3) ページ: 327-332
• [雑誌論文] Preparation of the flexion gap affects the extension gap in total knee arthroplasty. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugama R, Kadoya Y, Kobayashi A, Takaoka K.
  • 雑誌名: Journal of Arthroplasty 20・(5) ページ: 602-607
• [雑誌論文] Expression profiles of BMP-related molecules induced by BMP-2 or -4 in muscle-derived primary culture cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Wakitani S, Saito N, Takaoka K.
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism 23・(6) ページ: 426-434
• [雑誌論文] The effects of heat on the biological activity of recombinant hums bone morphogenetic protein-2 (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohta H, Wakitani S, Tensho K, Horiuchi H, Wakabayashi S, Saito N, Nakamura Y, Nozaki K, Imai, Y, Takaoka K.
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism 23・(6) ページ: 420-425
• [雑誌論文] Evaluation of rotator cuff tears with magnetic resonance arthrography (2005)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Ito Y, Tomo H, Nakao Y, Koike T, Takaoka K.
  • 雑誌名: Clinical Orthopedics and Related Research 439 ページ: 109-115
• [雑誌論文] Hepatocyte growth factor contributes to fracture repair by upregulating the expression of BMP receptors. (2005)
  • 著者名/発表者名: Imai Y, Terai H, Nomura-Furuwatari C, Mizuno S, Matsumoto K, Nakamura T, Takaoka K.
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Research 20・(10) ページ: 1723-1730
• [雑誌論文] Experimental spinal fusion with recombinant human bone morphogenetic protein-2 delivered by a synthetic polymer and beta-tricalcium phosphate in a rabbit model. (2005)
  • 著者名/発表者名: Namikawa T, Terai H, Suzuki E, Hoshino M, Toyoda H, Nakamura H, Miyamoto S, Takahashi N, Ninomiya T, Takaoka K.
  • 雑誌名: Spine 30・(15) ページ: 1717-1722
• [雑誌論文] Individuality and reproducibility in high-speed motion of volleyball spike jumps by phase-matching and averaging. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tokuyama M, Ohashi H, Iwamoto H, Takaoka K, Okubo M.
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 38・(10) ページ: 2050-2057
• [雑誌論文] Magnetic resonance and computed tomography-based scoring system for the differential diagnosis of vertebral fractures caused by osteoporosis and malignant tumors. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yuzawa Y, Ebara S, Kamimura M, Tateiwa Y, Kinoshita T, Itoh H, Takahashi J, Karakida O, Sheena Y, Takaoka K.
  • 雑誌名: Journal of Orthopedic Science 10・(4) ページ: 345-352
• [雑誌論文] Microbubble-enhanced ultrasound exposure promotes uptake of methotrexate into synovial cells and enhanced antiinflammatory effects in the knees of rabbits with antigen-induced arthritis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakaya H, Shimizu T, Isobe K, Tensho K, Okabe T, Nakamura Y, Nawata M, Yoshikawa H, Takaoka K, Wakitani S.
  • 雑誌名: Arthritis and Rheumatism 52・(8) ページ: 2559-2566
• [雑誌論文] Case reports : ossified mass of the rotator cuff tendon in the subacromial bursa. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto I, Ito Y, Tomo H, Nakao Y, Takaoka K.
  • 雑誌名: Clinical Orthopedics and Related Research 437 ページ: 247-250
• [雑誌論文] Augumentation of bone morphogenetic protein-induced bone mass by local delivery of a prostaglandin E EP4 receptor agonist. (2005)
  • 著者名/発表者名: Toyoda H, Terai H, Sasaoka R, Oda K, Takaoka K.
  • 雑誌名: Bone 37・(4) ページ: 555-562
• [雑誌論文] Polyethylene wear particle generation in vivo in an alumina medial pivot total knee prosthesis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Minoda Y, Kobayashi A, Iwaki H, Miyaguchi M, Kadoya Y, Ohashi H, Takaoka K.
  • 雑誌名: Biomaterials 26・(30) ページ: 6034-6040
• [雑誌論文] Computerized assessment of Bankart lesions under tension with magnetic resonance arthrography. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ito Y, Sakai T, Tomo H, Nakao Y, Inui K, Koike T, Nakatsuchi T, Takaoka K.
  • 雑誌名: Journal of Shoulder and Elbow Surgery 14・(3) ページ: 247-251
• [雑誌論文] A new biotechnology for articular cartilage repair : subchondral implantation of a composite of interconnected porous hydroxyapatite, synthetic polymer (PLA-PEG), and bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2). (2005)
  • 著者名/発表者名: Tamai N, Myoui A, Hirao M, Kaito T, Ochi T, Tanaka J, Takaoka K, Yoshikawa H.
  • 雑誌名: Osteoarthritis and Cartilage 13・(5) ページ: 405-417
• [雑誌論文] Rotational deformity in varus osteoarthritis of the knee : analysis with computed tomography. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matui Y, Kadoya Y, Uehara K, Kobayashi A, Takaoka K.
  • 雑誌名: Clinical Orthopedic and Related Research 433 ページ: 147-151
• [雑誌論文] Repair of an intercalated long bone, defect with a synthetic biodegradable bone-inducing implant. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoneda M, Terai H, Imai Y, Okada T, Nozaki K, Inoue H, Miyamoto S, Takaoka K.
  • 雑誌名: Biomaterials 26・(25) ページ: 5145-5152