歯周病原菌が産生するタンパク質分解酵素ジンジパインによる骨吸収メカニズムの解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21592372
• 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: 機能系基礎歯科学
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 宮本 洋一 昭和大学, 歯学部, 准教授 (20295132)
• 研究分担者: 高見 正道 昭和大学, 歯学部, 講師 (80307058)
• 連携研究者: 今村 隆寿 熊本大学, 大学院・生命科学研究部, 准教授 (20176499)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 歯周病 / ジンジパイン / 破骨細胞 / 分化

研究概要

Porphyromonas gingivalisは、破骨細胞による歯槽骨破壊を特徴とする歯周病の主要な病原細菌である。本菌が産生するシステインプロテアーゼであるジンジパインは、その切断部位から、Lys特異的ジンジパイン(Kgp)とArg特異的ジンジパイン(Rgps)に分類される。本研究では、破骨細胞分化に対するジンジパインの効果を解析した。マウス骨髄細胞と骨芽細胞の共存培養での活性型ビタミンDによる破骨細胞分化をKgpは促進した。すなわち、Kgp存在下では、生理的濃度(0.1 nM)の活性型ビタミンDによって、薬理学的濃度(10 nM)の活性型ビタミンDに匹敵する破骨細胞分化が誘導された。一方、RgpBにはその作用は認められなかった。Kgpは、LPSをはじめとする種々のTLRリガンドによる破骨細胞分化も強く促進した。Kgp存在下に形成された破骨細胞は骨吸収活性を有していた。血清存在下に、KgpはOPGを分解したが、RgpBはOPG分解活性を示さなかった。Kgpによる破骨細胞分化促進効果は、OPGの分解と相関しており、Kgpのプロテアーゼ活性を阻害することで消失した。Kgpによる破骨細胞分化促進作用は、過剰のOPG添加により減弱した。さらに、OPG欠損マウス由来骨芽細胞を用いた共存培養系では、Kgpによる破骨細胞分化促進は認められなかった。以上より、Kgpは、破骨細胞分化の抑制因子であるOPGを分解することで、破骨細胞分化を促進することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Expression of POEM, s positive regulator of osteoblast differentiation, is suppressed by TNF-α (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsukasaki M, Yamada A, Suzuki D, Aizawa R, Miyazono A, Miyamoto Y, Suzawa T, Takami M, Yoshimura K, Morimura N, Yamamoto M, Kamijo R
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 410 ページ: 766-770
• [雑誌論文] Identification and Isolation of Neural Crest Derived Cells in Nasal Concha (2011)
  • 著者名/発表者名: Ono M, Suzawa T, Takami M, Miyauchi T, Ogasawara A, Yamada A, Hosono T, Arata S, Miyamoto Y, Baba K, Nakamura M, Osumi N, Maki K, Kamijo R
  • 雑誌名: Jpn J Tissue Cult Dent Res 巻: 20 ページ: 29-35
• [雑誌論文] Roles of gingipains in periodontal bone loss (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhara R, Miyamoto Y
  • 雑誌名: J Oral Biosci 巻: 53 ページ: 197-205
• [雑誌論文] Monocarboxylate transporter-1 is required for cell death in mouse chondrocytic ATDC5 cells exposed to interleukin-1. via activation of nuclear factor-. B and expression of phagocyte-type NADPH-oxidase (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura K, Miyamoto Y, Yasuhara R, Maruyama T, Akiyama T, Yamada A, Takami M, Suzawa T, Tsunawaki S, Tachikawa T, Baba K, Kamijo R
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 ページ: 14744-14752
• [雑誌論文] Enhancement of bone morphogenetic protein-2-induced ectopic bone formation by transforming growth factor-β1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Tachi K, Takami M, Sato H, Sato H, Mochizuki A, Zhao B, Miyamoto Y, Tsukasaki H, Inoue T, Shintani S, Koike T, Honda Y, Suzuki O, Baba K, Kamijo R
  • 雑誌名: Tissue Engineering 巻: 17 ページ: 597-606
• [雑誌論文] Bone morphogenetic protein 2 enhances mouse osteoclast differentiation via increased levels of receptor activator of NF-κB ligand expression in osteoblasts (2010)
  • 著者名/発表者名: Tachi K, Takami M, Zhao B, Mochizuki A, Yamada A, Miyamoto Y, Inoue T, Baba K, Kamijo R
  • 雑誌名: Cell Tissue Res 巻: 342 ページ: 213-220
• [雑誌論文] Caebonic anhydrase II regulates differentiation of ameloblasts via intracellular pH-dependent JNK signaling pathway (2010)
  • 著者名/発表者名: Wang X, Suzawa T, Ohtsuka H, Zhao B, Miyamoto Y, Miyauchi T, Nishimura R, Inoue T, Nakamura M, Baba K, Kamijo R
  • 雑誌名: J Cell Physiol 巻: 225 ページ: 709-719
• [雑誌論文] Overview : Molecular regulation of mineralization and its failure-From disclosure of mechanisms to clinical implications (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Y, Kamijo R
  • 雑誌名: J Oral Biosci 巻: 52 ページ: 1-5
• [雑誌論文] The light and dark side of bisphosphonates (2009)
  • 著者名/発表者名: Jimi E, Takami M, Hiraga T, Nakamura I, Urade M, Miyamoto Y
  • 雑誌名: J Oral Biosci 巻: 51 ページ: 177-187
• [雑誌論文] Change in salivary levels of chromogranin A in children by hearing dental air turbine noise (2009)
  • 著者名/発表者名: Okano A, Miyamoto Y, Asari J, Kamijo R, Inoue M
  • 雑誌名: Pediat Dent J 巻: 19 ページ: 220-227
• [雑誌論文] Osteoclast differentiation induced by synthetic octacalcium phosphate through receptor activator of NF-. B ligand expression in osteoblasts (2009)
  • 著者名/発表者名: Takami M, Mochizuki A, Yamada A, Tachi K, Zhao B, Miyamoto Y, Anada T, Honda Y, Inoue T, Nakamura M, Suzuki O, Kamijo R
  • 雑誌名: Tissue Engineering 巻: 15 ページ: 3991-4000
• [雑誌論文] Lysine-specific gingipain promotes lipopolysaccharide-and active vitamin D3-induced osteoclast differentiation by degrading osteoprotegerin (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasuhara R, Miyamoto Y, Takami M, Imamura T, Yamada A, Suzawa T, Potempa J, Yoshimura K, Kamijo R
  • 雑誌名: Biochem J 巻: 419 ページ: 159-166
• [学会発表] 血管内皮細胞がラット歯髄細胞へ与える影響について (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田宜子, 他
  • 学会等名: 日本歯科保存学会2011年度秋季学術大会(第135回)
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20111020-21
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1 is involved in the activation of NF-κB and expression of phagocyte-type NADPH-oxidase in mouse chondrocytes exposed to interleukin-1β (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura K, et al.
  • 学会等名: 31st Annual Meeting of the American Society for Bone and Mineral Research
  • 発表場所: Denver, Colorado, U. S. A
  • 年月日: 20110911-15
• [学会発表] Enhancement of inflammatory osteoclastogenesis by lysine-specific gingipain (2011)
  • 著者名/発表者名: Akiyama T, et al.
  • 学会等名: IOF Regionals-2nd Asia-Pacific Osteoporosis and Bone Meeting and the Australian and New Zealand Bone and Mineral Society(ANZBMS) Annual Scientific Meeting with the Japanese Society for Bone and Mineral Society(JSBMR)
  • 発表場所: Gold Coast, Australia
  • 年月日: 20110904-08
• [学会発表] Double stranded RNA increases bone mass in osteoporosis model mice by inhibiting osteoclastogenesis via interferon-./STAT1 pathway (2011)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto A, et al.
  • 学会等名: IOF Regionals-2nd Asia-Pacific Osteoporosis and Bone Meeting and the Australian and New Zealand Bone and Mineral Society(ANZBMS) Annual Scientific Meeting with the Japanese Society for Bone and Mineral Society(JSBMR)
  • 発表場所: Gold Coast, Australia
  • 年月日: 20110904-08
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1は骨芽細胞分化を正に制御する (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉村健太郎, 他
  • 学会等名: 第29回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110728-30
• [学会発表] リシン特異的ジンジパインによる炎症性骨破壊促進機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 秋山智人, 他
  • 学会等名: 第29回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110728-30
• [学会発表] 二本鎖RNAアナログはインターフェロンβ/STAT1経路を介して破骨細胞分化を抑制し骨粗鬆症モデル動物の骨量を増加させる (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮本阿礼, 他
  • 学会等名: 第29回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大大阪
  • 年月日: 20110728-30
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1 is required for cell death in mouse chondrocyte-kike ATDC5 cells exposed to interleukin-1. via late phase activation of NF-. B and expression of phagocyte-type NADPH-oxidase. (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura K, et al.
  • 学会等名: The Joint International Meeting Sponsored by The Japanese Society for Interferon and Cytokine Research
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20110525-27
• [学会発表] Dual effects of lysine-specific gingipain on inflammatory osteoclastogenesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Akiyama T, et al.
  • 学会等名: The Joint International Meeting Sponsored by The Japanese Society for Interferon and Cytokine Research, The Japanese Society for Macrophage Molecular and Cell Biology, Cytokine/Chemokine, Immunity, and Diseases
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20110525-27
• [学会発表] TNF-は細胞接着分子POEMの発現を抑制し、骨芽細胞分化を制御している (2011)
  • 著者名/発表者名: 塚崎雅之, 他
  • 学会等名: 第31回昭和歯学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-07-02
• [学会発表] 活性窒素・酸素種による軟骨細胞変性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮本洋一
  • 学会等名: 埼玉医科大学ゲノム医学研究センター・セミナー
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] Carbonic anhydrase IX suppresses hypertrophic differentiation of chondrocytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Maruyama T, et al.
  • 学会等名: The 32nd Annual Meeting of American Society of Bone and Mineral Research
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 20101015-19
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1は、IL-1β刺激後の軟骨細胞で後期NF-κB活性化を起こし、NOX-2発現とそれに依存した細胞死を誘導する (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉村健太郎, 他
  • 学会等名: 第52回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20100920-22
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1は、IL-1β刺激後の軟骨細胞で後期NF-κB活性化を起こし、NOX-2発現とそれに依存した細胞死を誘導する (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉村健太郎, 他
  • 学会等名: 第28回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20100721-23
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1 is involved in activation of nuclear factor-κB and expression of phogocyte-type NADPH-oxidase in mouse chondrocytic ATDC5 cells exposed to interleukin-1β (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura K, et al.
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Application of Nitric Oxide
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20100614-18
• [学会発表] Nitric oxide promotes odontoblastic differentiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Y, et al.
  • 学会等名: The 6th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Application of Nitric Oxide
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20100614-18
• [学会発表] Role of carbonic anhydrase IX in chondrocyte differentiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Maruyama T, et al.
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 20091209-12
• [学会発表] 軟骨細胞分化における炭酸脱水酵素IX型の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 丸山敏史, 他
  • 学会等名: 第27回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20090723-25
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1は軟骨細胞におけるIL-1.誘導性の食細胞型NADPH-oxidaseの発現と細胞死を制御する (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村健太郎, 他
  • 学会等名: 第27回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20090723-25
• [学会発表] Role of carbonic anhydrase IX in chondrocyte differentiation (2009)
  • 著者名/発表者名: Maruyama T, et al.
  • 学会等名: Yokosuka Science Festa 2009
  • 発表場所: Yokosuka, Japan
  • 年月日: 20090604-07
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1は軟骨細胞における食細胞型NADPH-oxidaseの発現を制御する (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村健太郎, 他
  • 学会等名: 第9回日本NO学会学術集会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 20090508-09
• [学会発表] 骨軟骨疾患のレドックス病態と抗酸化治療 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宮本洋一
  • 学会等名: 日本学術振興会産学協力研究委員会レドックス生命科学第170委員会第21回研究会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-07-16
• [学会発表] Carbonic anhydrase IX suppresses hypertrophic differentiation of chondrocytes (2009)
  • 著者名/発表者名: Maruyama T, et al.
  • 学会等名: 第29回昭和歯学会例会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-07-16
• [学会発表] 炭酸脱水酵素IX型は軟骨細胞分化に関与する (2009)
  • 著者名/発表者名: 丸山敏史, 他
  • 学会等名: 第74回日本インターフェロン・サイトカイン学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-26
• [学会発表] Monocarboxylate transporter-1は軟骨細胞においてIL-1.よって誘導される食細胞型NADPH-oxidaseの発現と細胞死を制御する (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉村健太郎, 他
  • 学会等名: 第74回日本インターフェロン・サイトカイン学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-26
• [備考]
  • URL: http://www10.showa-u.ac.jp/～oralbio/