エピジェネティクスを介した超音波による細胞の分化制御

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26560205
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 田渕 圭章 富山大学, 研究推進機構 研究推進総合支援センター, 教授 (20322109)
• 研究分担者: 近藤 隆 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 教授 (40143937) ; 池亀 美華 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (70282986) ; 鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60242476)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 超音波

研究実績の概要

マウス頭頂骨に持続的伸展刺激 (0.2 g) を3または6時間負荷し，発現変動する遺伝子を調べた．本刺激により数多くの遺伝子の発現が変動することが示され，それらの中でBMP4 とCCN1を含む15 遺伝子の発現が進展刺激により上昇することを定量的リアルタイムPCR法で確認した．さらに，CCN1タンパク質が進展刺激により発現が増加することを免疫組織化学法で明らかにした．このタンパク質は，アルカリフォスファターゼ (ALP) 陽性の細胞，即ち，骨芽前駆細胞で発現レベルが高いことが明らかとなった．
金魚のウロコの破骨細胞に対する低出力パルス超音波 (LIPUS) の効果を検討した．破骨細胞の活性化にはRANK，そのリガンドであるRANKLとそれらの結合を阻害する可溶性デコイ受容体であるOPGが関連するシグナル伝達系が重要である．LIPUSはRANKの発現には影響を与えなかったが，RANKLの発現は照射後6と12時間後に有意に増加した．一方，OPGの発現はLIPUS暴露6時間後のみ発現レベルが一過性に上昇した．RANKの下流の分子であるTRAF6とNFATc1のmRNA発現レベルはLIPUS照射の6時間後に有意に上昇し，さらにその下流の酵素カテプシンKとMMP9は照射の6と12時間後に有意に上昇した．LIPUSの単回照射後，初期の段階で破骨細胞が活性化されることが示された．また， 金魚の個体に1日1回2週間LIPUSを連続照射したウロコのサンプルでは，破骨細胞のTRAP活性はLIPUSにより影響を受けなかったが，骨芽細胞のALP酵素活性やウロコの再生比率が有意に上昇した．LIPUSは破骨細胞と骨芽細胞を活性化し，骨の形成を促進すると考えられる．

研究成果

• [雑誌論文] Effects of low-intensity pulsed ultrasound on osteoclasts: Analysis with goldfish scales as a model of bone. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hanmoto T, Tabuchi Y, Ikegame M, Kondo T, Kitamura KI, Endo M, Kobayashi I, Mishima H, Sekiguchi T, Urata M, Seki A, Yano S, Hattori A, Suzuki N.
  • 雑誌名: Biomed Res 巻: 38 ページ: 71-77
  • DOI: 10.2220/biomedres.38.71.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tensile stress stimulates the expression of osteogenic cytokines/growth factors and matricellular proteins in the mouse cranial suture at the site of osteoblast differentiation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikegame M, Tabuchi Y, Furusawa Y, Kawai M, Hattori A, Kondo T, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Biomed Res 巻: 37 ページ: 117-126
  • DOI: 10.2220/biomedres.37.117.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low-intensity pulsed ultrasound induces apoptosis in osteoclasts: Fish scales are a suitable model for the analysis of bone metabolism by ultrasound. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki N, Hanmoto T, Yano S, Furusawa Y, Ikegame M, Tabuchi Y, Kondo T, Kitamura K, Endo M, Yamamoto T, Sekiguchi T, Urata M, Mikuni-Takagaki Y, Hattori A.
  • 雑誌名: Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 巻: 195 ページ: 26-31
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2016.01.022.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Effects of low-intensity pulsed ultrasound on osteoclasts: Analysis with goldfish scales as a model of bone. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hanmoto T, Tabuchi Y, Ikegame M, Kondo T, Kitamura K, Endo M, Mishima H, Sekiguchi T, Urata M, Seki A, Yano S, Hattori A, Suzuki N.
  • 学会等名: The Joint Meeting of the 22nd International Congress of Zoology & the 87th Meeting of the Zoological Society of Japan
  • 発表場所: Ginowan, Japan
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-19
  • 国際学会
• [学会発表] マウス前骨芽細胞様細胞MC3T3-E1における低出力パルス超音波に応答する遺伝子のネットワーク解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田渕圭章，鈴木信雄，近藤 隆
  • 学会等名: 2016年度第25回ソノケミストリー討論会
  • 発表場所: 富山県・富山市
  • 年月日: 2016-10-21 – 2016-10-22
• [学会発表] 機械的伸展刺激による組織内での骨芽細胞分化促進へのCCN1/Cyr61の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池亀美華，田渕圭章，河井まりこ，山本敏男
  • 学会等名: 第8回日本CCNファミリー研究会
  • 発表場所: 岡山県・岡山市
  • 年月日: 2016-08-27 – 2016-08-27
• [備考] 生命科学先端研究ユニット
  • URL: http://www.lsrc.u-toyama.ac.jp/index.htm