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2018 年度 実施状況報告書

骨細胞の骨基質ミネラル維持・流出におけるPTHとビスホスホネートの相違的機序

研究課題

研究課題/領域番号 18K17011
研究機関北海道大学

研究代表者

本郷 裕美  北海道大学, 歯学研究院, 学術研究員 (00778970)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード骨細胞性骨溶解 / 骨細胞 / 石灰化沈着
研究実績の概要

申請者はPTH投与またはアレンドロネート投与マウスの骨細胞性骨溶解の組織学的相違を明らかにするために、それぞれのモデルマウスを作製し検索を行った。すると、PTH投与・アレンドロネート投与マウスともに骨細胞周囲の骨基質が溶解し、骨小腔が拡大することが確認できた。さらにアレンドロネート投与マウスでは、10日間連日腹腔内投与すると骨細胞だけでなく、骨芽細胞系細胞のアルカリフォスファターゼ(ALP)陽性反応が減弱し、透過型顕微鏡(TEM)にて詳細に観察すると、骨芽細胞自体も扁平で粗面小胞体やゴルジ装置もあまり発達していないことがわかった。加えて、骨特異的血管の数や血管腔の径の減少が認められ、TEM観察すると血管内皮細胞で形成される血管壁は肥厚し、血管内腔に向かって伸びる小突起が観察されたほか、血管内皮細胞の細胞質には、小胞や小型のミトコンドリアが局在していた。また血管内皮細胞は複雑に進展し、血管腔を形成しているのが観察された。さらに、アレンドロネートを外頸静脈から単回投与しても、投与2日後から血管の数と血管腔が減少していた。このことから、アレンドロネートは破骨細胞だけでなく、骨芽細胞や骨特異的血管にも影響を及ぼすことが示唆された。したがって、ハイドロキシアパタイトとの結合性が高いアレンドロネートは、骨小腔周囲に沈着することで長期間にわたり骨細胞の微小環境に影響を及ぼすだけでなく、骨特異的血管や骨芽細胞に影響を及ぼすことで、骨芽細胞・骨細胞で形成される骨細胞骨細管系にも影響を及ぼし、間接的・直接的に骨細胞へ不可逆的な作用を及ぼすことが強く推察された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

申請者はこれまでに何度もPTHの外頸静脈投与、アレンドロネートの外頸静脈投与・腹腔内投与・皮下投与を行っており、安定して実験モデルマウスの作製を行うことができている。また使用薬剤であるPTH・アレンドロネートは数社の製品の中から、確実に効果のあるものを選んで使用しているため、動物実験での失敗が少なく、免疫染色に使用する抗体は、これまでに多くの実験で使用し、特異性の高い抗体を使用しているため、確実な結果が得られている。さらに試料作りに煩雑な工程と技術が必要な透過型電子顕微鏡観察は日常的に行っている観察手法であるため、研究成果を安定してあげることができている。

今後の研究の推進方策

透過型電子顕微鏡(TEM)だけでなく、次世代顕微鏡STED(stimulated eission depletion)やSIM(structured illumination microscopy)を用いて、より微細な骨細胞・骨小腔の変化を細胞学的に解明し、さらにPTH投与後・アレンドロネート投与後の骨細胞・骨小腔の変化を安定同位体を用いた同位体顕微鏡観察や原子間力顕微鏡(AFM)によるnanoindentationにて骨細胞周囲の骨基質の物性の確認を行っていく。さらに骨細胞だけでなく、骨特異的血管や骨芽細胞といった骨細胞と関わる細胞の変化も合わせて観察を行う予定にしている。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Isotope microscopic assessment for localization of 15N-minodeonate in bone.2018

    • 著者名/発表者名
      Hongo H, Sasaki M, Hasegawa T, Tsuboi K, Qiu Z, Amizuka N.
    • 雑誌名

      Hokkaido Journal of Dental Science.

      巻: 38(2) ページ: 123-130

    • 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 Journal of Dental Science.

      巻: 39(1) ページ: 2-10

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Roles of toll-like receptor 2 in osteoclastogenesis in chronic bone diseases.2018

    • 著者名/発表者名
      Qiu Z, Miyamoto Y, Hongo H, Hasegawa T.
    • 雑誌名

      Hokkaido Journal of Dental Science.

      巻: 39(1) ページ: 22-24

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Histological examination on new bone formation by combinations of tricalcium phosphates and phosphorylated-pullulan (PPL) composite.2018

    • 著者名/発表者名
      Hongo H, Mae T, Moritani Y, Kirikoshi S, Morimoto Y, Hashimoto K, Hasegawa T, Yoshida Y, Amizuka N.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research, Sapporo, Japan.
    • 国際学会
  • [学会発表] Paradoxical mineralization in bone and aorta induced by defective FGF23/klotho signaling-Histological examination on kl/kl and aklotho-/- mice-.2018

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa T, Miyamoto Y, Hongo H, Yamamoto T, Amizuka N.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research, Sapporo, Japan.
    • 国際学会
  • [学会発表] Histochemical assessment of mandibular alveolar bones and tibiae in obese type II diabetic SDT Cg-Leprfa fatty rats.2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida T, Hongo H, Miyamoto Y, Yamamoto T, Amizuka N., Hasegawa T.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research, Sapporo, Japan.
    • 国際学会
  • [学会発表] Immunolocalization and expression of membrane transporters and enzymes involved in calcification of bone by intermittent PTH administration.2018

    • 著者名/発表者名
      Mae T, Miyamoto Y, Hongo H, Yamamoto T, Qiu Z, Yamazaki Y, Amizuka N, Hasegawa T.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research, Sapporo, Japan.
    • 国際学会
  • [学会発表] Histological analysis on osteoclastic function in TLR2-deficient mice.2018

    • 著者名/発表者名
      Qiu Z, Hasegawa T, Hongo H, Yamamoto T, Li M, Yimin, Amizuka N.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research, Sapporo, Japan.
    • 国際学会
  • [学会発表] アレンドロネートが骨芽細胞系細胞と骨特異性血管に及ぼす組織学的影響.2018

    • 著者名/発表者名
      吉野弘菜、長谷川智香、邱 紫せん、坪井香奈子、本郷裕美、網塚憲生
    • 学会等名
      第123回日本解剖学会 東京
  • [学会発表] Fgf23遺伝子欠損マウスの骨基質石灰化異常におけるSIBLING familyの関与.2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川智香、邱 紫せん、山本知真也、本郷裕美、松井 功、網塚憲生
    • 学会等名
      第38回日本骨形態計測学会 大阪
  • [学会発表] Fgf23遺伝子欠損マウスの骨基質石灰化異常におけるSIBLING familyの局所作用.2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川智香、邱 紫せん、山本知真也、本郷裕美、松井 功、網塚憲生
    • 学会等名
      第36回日本骨代謝学会 長崎
  • [学会発表] 破骨細胞のゴルジ装置の立体形態:酵素細胞化学を用いた光学顕微鏡およびオスミウム浸軟法を用いた走査型電子顕微鏡による研究.2018

    • 著者名/発表者名
      山本恒之、長谷川智香、本郷裕美、網塚憲生
    • 学会等名
      第36回日本骨代謝学会 長崎
  • [学会発表] FGF23/klothoシグナルによる基質石灰化制御機構.2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川智香、宮本幸奈、本郷裕美、山本知真也、網塚憲生
    • 学会等名
      第60回歯科基礎医学会学術大会 福岡
  • [学会発表] 新規肥満2型糖尿病モデルでSDT fatty ラットの骨組織解析について.2018

    • 著者名/発表者名
      本郷裕美、坪井香奈子、長谷川智香、網塚憲生
    • 学会等名
      第60回歯科基礎医学会学術大会 福岡
  • [学会発表] 基質石灰化におけるFGF23-klothoとSIBLING familyの連関―Fgf23遺伝子欠損マウスを用いた組織化学・微細構造解析―.2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川智香、宮本幸奈、邱 紫せん、山本知真也、本郷裕美、松井 功、網塚憲生
    • 学会等名
      第20回日本骨粗鬆症学会 長崎
  • [学会発表] Toll like receptor(TLR)2遺伝子欠損マウスの破骨細胞における組織化学的検索.2018

    • 著者名/発表者名
      邱 紫せん、長谷川智香、本郷裕美、山本知真也、李 敏啓、伊 敏、網塚憲生
    • 学会等名
      第20回日本骨粗鬆症学会 長崎
  • [学会発表] 新規肥満2型糖尿病モデルSDT fatty ラットにおける骨組織異常について.2018

    • 著者名/発表者名
      本郷裕美、坪井香奈子、長谷川智香、網塚憲生
    • 学会等名
      第20回日本骨粗鬆症学会 長崎

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公開日: 2019-12-27  

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