メカニカルストレス受容による歯周組織の破骨細胞誘導機構解析と臨床応用の探索

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12671984
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 三木 美麗 東北大学, 大学院・歯学研究科, 助手 (10236820)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三谷 英夫 東北大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (50014220) ; 加賀山 学 東北大学, 大学院・歯学研究科, 教授 (60004610)
• Keywords: 破骨細胞 / 歯周組織 / 骨吸収 / 歯根膜細胞 / メカニカルストレス受容 / 歯科矯正学的歯の移動 / RANKL / OPG

Research Abstract

歯周組織は咬合力や矯正力などのメカニカルストレスに順応して、合目的に構築されている。本研究は、歯槽骨の吸収に主要な役割を果たす破骨細胞の局所におけるメカニカルストレスによる分化誘導機構について総合的に解明し、臨床応用の探索を目的としている。その結果、以下のような知見が得られた。
1.Wistar系雄性ラットに、超弾性ワイヤーを用いて持続的な力を臼歯に負荷する固定式装置を装着し、実験期間終了後に通法に従って免疫組織学的に検討した。その結果、OPGが、圧迫側のresorption lacunaeを含む骨吸収領域に、一方、RANKLが、圧縮側の歯根膜細胞に強く陽性反応が認められた。さらにOPGmRNA発現は培養破骨細胞様細胞には認められなかった。培養歯根膜細胞に圧迫力を負荷すると、負荷カおよび負荷時間依存的にRANKLの遺伝子発現が増強したが、OPGの発現は変化せず、一定であった。このことより、歯の移動において、RANKLの発現は破骨細胞の形成を誘導し、歯槽骨吸収を選択的に引き起こすことが推測された。また、OPGは吸収領域に集積し、過剰な歯槽骨吸収を抑制する防御機構の役割を果たしていることが推測された。
2.ヒトHL-60(promyelocyte様細胞株)を用い、破骨細胞分化を検討した。その結果、1,25(OH)2D3(D3)処理により、HL-60からTRAP陽性多核細胞の形成が認められた。RANKL,M-CSF単独処理およびRANKL+M-CSF処理では形成されなかったが、D3+RANKL+M-CSF処理によりTRAP陽性多核細胞数は相乗的に上昇し、この細胞は吸収活性を有していた。D3処理により、c-fmsのmRNA発現は減少した。D3単独およびD3+RANKL+M-CSF処理により、RANKとmonocyteに特異的なレセプターであるCD14の細胞膜発現は上昇した。

Research Products

• [Publications] 千葉美麗: "メカニカルストレスによる歯根膜細胞の初期応答"日本機会学会 第13回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. No.00-35. 192-193 (2000)
• [Publications] M.Kubota: "Estblishment of Immortalized Periodontal ligament cell lines and gene expression"Journal of Dental Research. 80. 585 (2001)
• [Publications] 山口希実: "メカニカルストレスによる歯根膜線維芽細胞の転写因子c-fosの発現誘導"日本実験力学学会 第一回研究発表講演会講演論文集. No.1. 83-86 (2001)
• [Publications] 千葉美麗: "1,25(OH)2D3, RANEL, M-CSF併用によるstage-specificなヒト破骨細胞分化誘導相乗作用"日本骨代謝学会誌. 19巻2号. 99 (2001)
• [Publications] 千葉美麗: "In vivo electroporationやadenovirus vectorを用いた歯周組織への遺伝子導入法の確立-歯周疾患遺伝子治療の基礎的検討-"歯科基礎医学会誌. 43巻5号. 540 (2001)
• [Publications] H.KANZAKI: "RANKL Upregulation in the Compressed Area of Periodontal Ligament induces Orthodontic Tooth Movement"Journal of Dental Research. 81(in press). (2002)
• [Publications] C.MATSUMOTO: "Synergistic human osteoclast differentiation inducing by the combined use of 1,25(OH)2D 3, RANKL, and M-CSF"Journal of Dental Research. 81(in press). (2002)
• [Publications] M.NISHIMURA: "The Expression of Osteoprotegerin in the Periodontal Ligament in Experimental Tooth Movement"Journal of Dental Research. 81(in press). (2002)
• [Publications] S.TSUCHIYA: "Gene transfer into periodontal tissue by in vivo electroporationon"Journal of Dental Research. 81(in press). (2002)
• [Publications] Kanzaki: "Dual regulation of osteoclast differentiation by periodontal ligament cells through ODF stimulation and OPG inhibition"Journal of Dental Research. vol.80, No.3. 887-891 (2001)
• [Publications] Kanzaki.H: "Periodontal Ligament Cells Under Mechanical stress induce Osteoclastogenesis by Receptor Activatior of Nuclear Factor κ B Ligand Up-Regulation via Prostaglandin E2 Synthesis"Journal of Bone and Mineral Research. vol.17, No.2. 210-220 (2002)
• [Publications] Yamaguchi N: "Mechanical stress induces c-fos mRNA expression in human periodontal ligament cells"Archives of Oral Biology. (in press). (2002)