Relationship between Notch signaling and Wnt signaling of root resorption occurring during orthodontic treatment

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H06648
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 菊田 純 日本大学, 松戸歯学部, 助手(専任扱) (10759632)
• Project Period (FY): 2015-08-28 – 2017-03-31
• Keywords: 歯根吸収 / Wntシグナル / Notchシグナル / 歯根膜細胞 / 矯正力

Outline of Annual Research Achievements

目的：矯正治療による歯根吸収発生において、歯根膜細胞と破骨前駆細胞におけるシグナル伝達が関与することが示唆されている。強い矯正力によりヒト歯根膜細胞 (hPDL cells)のNotchシグナルが活性化され、RANKL、IL-6の発現が促進されることで、歯根吸収を引き起こすことが報告されている。また、hPDL cellsにおいて、Wntファミリー遺伝子であるWnt5aが著明に発現し、石灰化誘導にてその発現が上昇することが明らかになっている。このことより、矯正学的歯の移動時に生じる歯根吸収の発生に歯根膜細胞と破骨前駆細胞におけるNotchシグナル伝達とWntシグナル伝達が関与している可能性が考えられる。そこで本研究では、Wntシグナルが矯正学的歯の移動時における歯根吸収に及ぼす影響およびNotchシグナルとの関わりについて検討した。
資料及び方法：In vivoにおいて、Wistar系雄性ラットの上顎第一臼歯を50gの矯正力にて牽引し、当該部の切片は免疫組織化学染色を行った。In vitroでは、hPDL cellsにwnt5aを100ng/mlの濃度で作用させ、ALP、COL1の遺伝子発現量を検討した。
結果及び考察：In vivoでは圧迫側歯根膜に破骨細胞が発現し、TRAP、RANKL、IL-6陽性細胞の発現が認められた。In vitroではhPDL cellsにおいて、ALP、COL1の遺伝子発現の増大が認められた。このことから、矯正学的歯の移動時における歯根吸収にwntシグナルが関与している可能性が考えられる。
今後は引き続き歯根吸収とシグナル伝達の関連について、in vivoでは遺伝子ノックアウトマウスを用いてRANKL、RANK、OPG、ALP、COL1の発現量を検討する。In vitroでは破骨細胞の分化実験を行っていく予定である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] ラットの実験的歯の移動においてジグリングはIL-17を介して歯根吸収を重篤化する (2017)
  • Author(s): 石川 友子，山口 大, 疋田 拓史，菊田 純，清水 真美，高橋 桃子，村上 嘉規，葛西 一貴
  • Journal Title: 日大口腔科学 Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expressions of IL-34 in root resorption by excessive orthodontic force. (2017)
  • Author(s): Kohno R, Yamaguchi M, Hikida T, Kikuta J, Shimizu M, Takahashi-Hikida M, Murakami Y, Kasai K.
  • Journal Title: International Journal of Oral-Medical Sciences Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An energy dispersive x-ray microanalysis study in root apex of human cementum. (2017)
  • Author(s): Yao-Umezawa E, Yamaguchi M, Shimizu M, Kikuta J, Suzuki K, Kasai K.
  • Journal Title: Am J Orthod Dentofacial Orthop Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Individual Variations in the Hardness and Elastic Modulus of the Human Cementum. (2016)
  • Author(s): Yamaguchi M, Yao-Umezawa E, Tanimoto Y, Shimizu M, Kikuta J, Hikida T, Takahashi-Hikida M, Horihata S, Suzuki K, Kasai K.
  • Journal Title: Journal of Hard Tissue Biology Volume: 25 Pages: 345-350
  • DOI: http://doi.org/10.2485/jhtb.25.345
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Jiggling force aggravates orthodontic root resorption via TNF-α during rat experimental tooth movement. (2016)
  • Author(s): Tanaka K, Yamaguchi M, Hikida T, Yoshino T, Kikuta J, Shimizu M, Takahashi M, Kasai K.
  • Journal Title: International Journal of Oral-Medical Sciences Volume: 14(4) Pages: 82-90
  • DOI: http://doi.org/10.5466/ijoms.14.82
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comparison of orthodontic root resorption under heavy and jiggling forces during experimental tooth movement. (2016)
  • Author(s): Hikida T, Yamaguchi M, Shimizu M, Kikuta J, Yoshino T, Kasai K.
  • Journal Title: Korean J Orthod Volume: 46(4) Pages: 228-241
  • DOI: 10.4041/kjod.2016.46.4.228
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Daidzein inhibits relapse after experimental tooth movement (2017)
  • Author(s): Erika Nakayama, Masaru Yamaguch,Jun Kikuta, Takuji Hikida, Momoko hikida,Kazutaka Kasai
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Relationship between root resorption and apoptosis in cementum. (2017)
  • Author(s): Yukari Minato, Masaru Yamaguchi, Mami Shimizu, Jun Kikuta, Takuji Hikida, Momoko Hikida,Masaaki Suemitsu, Kayo Kuyama, Kazutaka Kasai.
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Jiggling force aggregates root resorption via production of inflammatory cytokines (2017)
  • Author(s): Takuji Hikida., Masaru Yamaguchi., Mami Shimizu., Jun Kikuta., Momoko Hikida., Kazutaka Kasai.
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Notch signaling aggravates root resorption by suppressing Wnt signaling (2017)
  • Author(s): Jun Kikuta, Masaru Yamaguchi, Mami Shimizu, Takuji Hikida, Momoko Hikida, Takehiro Iwane, Kazutaka Kasai
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Micro-osteoperforations accelerate orthodontic tooth movement by activating PDL cell cycles (2017)
  • Author(s): Tadasu Sugimori, Masaru Yamaguchi, Mami Shimizu, Jun Kikuta, Takuji Hikida, Momoko Takahashi, Kazutaka Kasai.
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Compression Force Induces Wnt Signaling in Periodontal Ligament Cells (2017)
  • Author(s): Hitomi Saito, Masaru Yamaguchi, Mami Shimizu, Jun Kikuta, Yoshiki Murakami, Kazutaka Kasai.
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hardness and Ca/P ratio of cementum involve in root resorption (2017)
  • Author(s): Eriko Umezawa-Yao, Masaru Yamaguchi, Mami ShimizJun Kikuta, Kunihiro Suzuki, Kazutaka Kasai.
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of nasal obstruction on the immune system (2017)
  • Author(s): Yoshiki Murakami, Masaru Yamaguchi, Mami Shimizu, Jun Kikuta, Tomonori Sato, Yurie Horigome, Ryoki Kobayashi ,Kazutaka Kasai
  • Organizer: 95th General Session & Exhibition of the IADR
  • Place of Presentation: Moscone center, San Francisco, Calif., USA
  • Year and Date: 2017-03-22 – 2017-03-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 歯の移動による歯根吸収とセメント細胞のアポトーシスの関与 (2016)
  • Author(s): 湊友香里、山口大、清水真美、菊田純、高橋桃子、吉野智一、葛西一貴
  • Organizer: 第75回日本矯正歯科学会大会
  • Place of Presentation: アスティとくしま, 徳島県, 徳島市
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-09
• [Presentation] 歯の移動速度は皮質骨切除術により歯根膜細胞周期の活性化を介して促進する (2016)
  • Author(s): 杉森匡、山口大、清水真美、菊田純、疋田拓史、高橋桃子、村上嘉規、吉野智一、葛西一貴
  • Organizer: 第75回日本矯正歯科学会大会
  • Place of Presentation: アスティとくしま, 徳島県, 徳島市
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-09
• [Presentation] 根尖部セメント質の物性および化学組成が歯根吸収の発生に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 梅澤恵梨子、山口大、清水真美、吉野智一、菊田純、鈴木久仁博、葛西一貴
  • Organizer: 第75回日本矯正歯科学会大会
  • Place of Presentation: アスティとくしま, 徳島県, 徳島市
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-09
• [Presentation] 歯の移動後のdaidzeinの後戻り抑制効果の検討 (2016)
  • Author(s): 中山瑛加、山口大、高橋桃子、疋田拓史、清水真美、菊田純、村上嘉規、吉野智一、葛西一貴
  • Organizer: 第75回日本矯正歯科学会大会
  • Place of Presentation: アスティとくしま, 徳島県, 徳島市
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-09
• [Presentation] 持続的圧迫力がヒト歯根膜線維芽細胞のWnt5a発現に及ぼす影響について (2016)
  • Author(s): 斉藤瞳、山口大、菊田純、疋田拓史、高橋桃子、清水真美、村上嘉規、吉野智一、葛西一貴
  • Organizer: 第75回日本矯正歯科学会大会
  • Place of Presentation: アスティとくしま, 徳島県, 徳島市
  • Year and Date: 2016-11-07 – 2016-11-09
• [Presentation] Jiggling force aggravates orthodontic root resorption via TNF-α during rat experimental tooth movement. (2016)
  • Author(s): Masaru Yamaguchi, Takuji Hikida, Tomokazu Yoshino, Jun Kikuta, Mami Shimizu, Momoko Takahashi, and Kazutaka Kasai.
  • Organizer: 38th Asia Pacific Dental Congress.
  • Place of Presentation: Hong Kong Convention and Exhibition Cerntre, Hong Kong, China
  • Year and Date: 2016-06-17 – 2016-06-19
  • Int'l Joint Research