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

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17591588
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 整形外科学
• 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, 登録医 (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)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 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

MC3T3-E1及びST-2細胞にRho kinase inhibitorであるY27632で処理を行ったうえ細胞伸展装置ST-140にてストレッチをかけ、シグナル伝達経路に変化が起こるかの検討を試みたが、高濃度投与では細胞が接着せずにストレッチをかけることができず、逆に低濃度投与ではストレッチをかけてもALP活性に差は認めなかった。またストレッチにてRhoの活性が寄与しているかを確認するためE1及びST-2をシリコンチャンバー内で培養し12時間ストレッチをかけ、RhoA活性をコントロールと比べたが有意差は認めなかった。
次にストレッチとBMPシグナルの相関を調べた。まずST-2とE1を用いてBMP4コンディションメディウムに対するALP活性を調べたが、ST-2はBMPに対し容量依存的に反応し、E1の反応は悪かった。続いてST-2に対してストレッチ条件を変更し調べたところ、安定してALP活性を上昇させる至的ストレッチは1%のストレッチであることが判明。しかし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50ng/mlをかけ48時間培養しても相乗作用は認めず逆にALP活性は低下した。
今後の展開であるが、Rho indibitorを直接用いる方法は細胞接蒲を阻害しストレッチがかからないのでmutant low molecular G protein(dominant negative)を細胞内に誘導しストレッチとの相関を調べる予定である。またRhoAシグナルの抑制はMARK経路とは違う経路が予想されるため、当研究室にてBMPの作用を相補的に増強する働きがあるというDateが出ているcAMPに着目し、細胞のcAMP濃度をELISAを用いて測定する。その際他のsignal cascadeのinhibitorを使用することにより各シグナルとの相互性も評価する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Endoscopic vertebroplasty for the treatment of chronic vertebral compression fracture. Technical note. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hoshino M, Nakamura H, Konishi S, Nagayama R, Terai H, Tsujio T, Namikawa T, Kato M, Takaoka K
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery. Spine 5・5 ページ: 461-467
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Repair of long intercalated rib defects using porous beta-tricalciumphosphate cylinders containing recombinant human bone morphogeneticprotein-2 in dogs. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hoshino M, Egi T, Terai H, Namikawa T, Takaoka K
  • 雑誌名: Biomaterials 27・28 ページ: 4934-4940
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Heparin potentiates the in vivo ectopic bone formation induced by bone morphogenetic protein-2. (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhao B, Katagiri T, Toyoda H, Takada T, Yanai T, Fukuda T, Chung UI, Koike T, Takaoka K, Kamijo R
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281・32 ページ: 23246-23253
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Osteoblasts provide a suitable microenvironment for the action of receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Udagawa N, Matsuura S, Nakamichi Y, Horiuchi H, Hosoya A, Nakamura M, Ozawa H, Takaoka K, Penninger JM, Noguchi T, Takahashi N.
  • 雑誌名: Endocrinology 147・7 ページ: 3366-3374
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Objective assessment of reduced invasiveness in MED. Compared with conventional one-level laminotomy. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaoka R, Nakamura H, Konishi S, Nagayama R, Suzuki E, Terai H, Takaoka K
  • 雑誌名: European Spine Journal 15・5 ページ: 577-582
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [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
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A biodegradable delivery system for antibiotics and recombinant human bone morphogenetic protein-2 : A potential treatment for infected bone defects. (2006)
  • 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 Orthopaedic Research 24・3 ページ: 327-332
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Bone morphogenetic protein activities are enhanced by 3',5' -cyclicadenosine monophosphate 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・2 ページ: 206-214
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 【BMPの基礎と臨床】BMPの新しいDDSによる実験的脊椎固定手術 (2006)
  • 著者名/発表者名: 並川崇, 寺井秀富, 高岡邦夫
  • 雑誌名: Clinical Calcim 16・5 ページ: 793-800
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 【BMPの基礎と臨床】BMPの骨再生医学への応用 (2006)
  • 著者名/発表者名: 寺井秀富, 高岡邦夫
  • 雑誌名: Clinical Calcim 16・5 ページ: 745-751
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Endoscopic vertebroplasty for the treatment of chronic vertebral compression fracture. Technical note. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hoshino M, Nakamura H, Konishi S, Nagayama K, Terai H, Tsujio T, Namikawa T, Kato M, Takaoka K
  • 雑誌名: Journal of Neurosurgery. Spine 55 ページ: 461-467
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Repair of long intercalated rib defects using porous beta-tricalcium phosphate cylinders containing recombinant human bone morphogenetic protein-2 in dogs. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hoshino M, Egi T, Terai H, Namikawa T, Takaoka K
  • 雑誌名: Biomaterials 27.28 ページ: 4934-4940
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Heparin potentiates the in vivo ectopic bone formation induced by bone morphogenetic protein-2 (2006)
  • 著者名/発表者名: Zhao B, Katagiri T, Toyoda H, Takada T, Yanai T, Fukuda T, Chung UI, Koike T, Takaoka K, Kamijo R
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281.32 ページ: 23246-23253
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Osteoblasts provide a suitable microenvironment for the action of receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Udagawa N, Matsuura S, Nakamichi Y, Horiuchi H, Hosoya A, Nakamura M, Ozawa H, Takaoka K, Penninger JM, Noguchi T, Takahashi N.
  • 雑誌名: Endocrinology 147.7 ページ: 3366-74
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Objective assessment of reduced invasiveness in MED. Compared with conventional one-level laminotomy. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaoka R, Nakamura H, Konishi S, Nagayama R, Suzuki E, Terai H, Takaoka K
  • 雑誌名: European Spine Journal 15.5 ページ: 577-582
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [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
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A biodegradable delivery system for antibiotics and recombinant human bone morphogenetic protein-2 : A potential treatment for infected bone defects. (2006)
  • 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
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Bone morphogenetic protein activities are enhanced by 3',5'-cyclic adenosine monophosphate through suppression of Smad6 expression in osteoprogenitor cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugama R, Koike T, lmai Y, Nomura-Furuwatari C, Takaoka K
  • 雑誌名: Bone 38.2 ページ: 206-214
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An experimental spinal fusion by new DDS of BMP (2006)
  • 著者名/発表者名: Namikawa T, Terai H, Takaoka K
  • 雑誌名: Clinical Calcium 16.5 ページ: 793-800
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Application of BMP to bone regeneration (2006)
  • 著者名/発表者名: Terai H, Takaoka K
  • 雑誌名: Clinical Calcium 16.5 ページ: 745-751
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より