メカニカルストレス受容による歯周組織の破骨細胞分化誘導機構の解析と臨床応用の探索

2002 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)
• 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 / 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.ヒト歯根膜細胞をconfluentになるまで培養し、周期的伸展力を負荷した。刺激後の培養上清を回収し、1,25(OH)2D3存在下でヒト末梢血単核球を前駆細胞とする破骨細胞形成系に、培養上清を添加した。その結果、伸展刺激を負荷した歯根膜培養細胞の培養上清を加えることにより、破骨細胞形成は減少した。また、刺激後の歯根膜細胞からtotal RNAを抽出し半定量的RT-PCR法によりmRNAの発現の変化を調べると、OPGとRANKL mRNAは伸展刺激負荷により発現が上昇した。また、OPG発現上昇因子のひとつであるTGF-βmRNAの発現も伸展刺激負荷により上昇していた。さらに、ELISA法にて培地中に産生されたOsteoprotegerinおよびをTGF-β量を測定すると、伸展刺激負荷によりOPGおよびTGF-β量は経時的に増加した。これらの結果より、産生されたTGF-βがautocrineにOPG発現を上昇させて破骨細胞の活性化を抑制し、骨代謝バランスを骨形成に傾けている可能性が示唆された。
2.SV40 tsA58 large T antigen transgenic ratを用いて15種類の細胞株を遺伝子発現プロファイルにより樹立した。刺激をしない状態の細胞においては、破骨細胞の形成に関与するRANKLを発現する細胞はなかったが、3株において、1,25(OH)2D3処理によりRANKL発現が認められた。一方、OPGを発現する細胞は、8株得られたが、このOPG発現は1,25(OH)2D3処理により消失した。

Research Products

• [Publications] H.KANZAKI: "RANKL Upregulation in the Compressed Area of Periodontal Ligament induces Orthodontic Tooth Movement"Journal of Dental Research. 81. A-135 (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. A-105 (2002)
• [Publications] M.NISHIMURA: "The Expression of Osteoproteger in in the Periodontal Ligament in Experimental Tooth Movement"Journal of Dental Research. 81. A-135 (2002)
• [Publications] S.TSUCHIYA: "Gene transfer into periodontal tissue by in vivo electroporation"Journal of Dental Research. 81. A-452 (2002)
• [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.: "The induction of c-fos mRNA expression by mechanical stress in human periodontal ligament cells"Archives of Oral Biology. 47. 465-471 (2002)
• [Publications] M.CHIBA: "Establishing Immortalized Periodontal Ligament Cells from Oncogene Transgenic Rat and Gene Expression of Bone Metabolic Markers"Journal of Bone and Mineral Research. 17. S223 (2002)
• [Publications] 糠塚世毅: "ヒト歯根膜線維芽細胞の骨吸収制御機構に対する機械的伸展力の影響"歯科基礎医学会雑誌. 44巻5号. 113 (2002)
• [Publications] 千葉美麗: 日本実験力学学会第2回バイオメカニクス分科会講演論文集. No.2-1. 44-47 (2002)
• [Publications] M.CHIBA: "Molecular biological review on bone remodeling based on mechanical stress"the Quintessence. 21. 931-938 (2002)