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歯根膜は歯槽骨と歯のセメント質を連結するⅠ型コラーゲンの豊富な靭帯組織で、咀嚼、発音、嚥下などのメカニカルストレスに曝されている。歯根膜中の歯根膜線維芽細胞は多分化能を有し、歯周組織の維持だけでなくリモデリングや再生に関与すると考えられているが、その分子機構は明らかにされていない。Scleraxis(Scx)は腱・靭帯形成領域で発現するbasic helix-loop-helix型転写因子である。本研究では、Scxが歯根膜でも発現していることに着目し、Scxの発現領域でGFPを可視化できるScxGFP transgenic (Tg)マウスを使用し、力学的負荷に応答するScxの発現制御機構を明らかにした。Waldo法により歯に矯正力を与え、力学的負荷に応答した歯根膜でのScxの発現レベルの変化を検出し、さらに各種シグナリング分子の活性化についても解析した。また、培養歯根膜細胞に伸展刺激を与え、動物モデルで得られた結果のメカニズムに関して詳細に解析を行った。
動物モデルでは歯根膜の牽引側でScxの発現が有意に上昇し、圧迫側では低下した。牽引側ではScxの上昇に先立って、活性型transforming growth factor-beta1 (TGF-β1)の検出とTGF-βシグナリング分子であるSmad3のリン酸化の亢進が認められた。またBMPシグナリング分子であるSmad1/5のリン酸化の亢進も認められた。
培養歯根膜細胞においてもTGF-β2添加によるScxの発現上昇が認められたことから、牽引力によるScxの発現上昇は、TGF-β/Smad3シグナリング経路を介して調節されていることが示唆された。
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