2017 Fiscal Year Research-status Report
歯根膜組織の再生・恒常性維持マシナリーに関与する新機能の探索および応用法の開発
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16K11804
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
長谷川 智一 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学系), 講師 (50274668)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 善隆 北海道大学, 歯学研究院, 准教授 (30230816)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2020-03-31
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| Keywords | 歯根膜細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
乳歯は永久歯と交換し廃棄されることが多い。しかし脱落した乳歯の歯根膜および歯髄には幹細胞が含まれ、神経細胞、骨芽細胞、脂肪細胞などへの分化能を持つことが知られている。このため脱落する乳歯に含まれる幹細胞を利用した再生医療への基礎研究が盛んに行われている。しかし実際に含まれる幹細胞は数・量が少ないため、分離細胞による研究は非常に困難であり、また研究室独自のlotによるfatal bovine serum (FBS)を使用しなければならないなど、非常にトリッキーであった。
我々は歯根膜細胞がstromal-cell derived factor 1α (SDF-1)を発現し、血管内皮前駆細胞endothelial progenitor celsl (EPCs)および間葉系幹細胞 mesenchymal stem cells (MSCs)の遊走を誘導することを示した。すなわち歯根膜に存在する幹細胞だけが歯周組織の恒常性維持機構に働いているのではなく、歯根膜細胞の産生するSDF-1により、修復に関与する細胞の遊走を誘導する可能性を示した。このことから幹細胞以外の歯根膜細胞自身にもあらかじめ恒常性維持機構が存在していることが明らかとなった。
さらに我々はSDF-1の発現がfibroblast growth factor 2 (FGF-2)により抑制的に調節されていることを明らかとした。現在FGF受容体からの下流のシグナルを解析中である。また歯根膜細胞のSDF-1の発現が、transforming growth factor β1 (TGF-β1)の投与により促進的に働くことも示した。Smad2経路を介していることも明らかにした。
以上のことから歯周組織の恒常性維持機構には、ひとつのサイトカインにおいても抑制的・促進的に働く機構を内包し、多数の因子が関与していると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
我々が樹立したヒト乳歯歯根膜細胞株SH9 (Int J Mol Med 26 (5): 701-705, 2010)細胞を使用して解析を行った。またこれまでのSDF-1の発現解析のみでなく、好酸球の遊走誘導を行うC-C motif chemokine 11 (CCL11)についても行った。CCL11は好酸球の遊走誘導により局所を酸性にし、ダメージを与える可能性が考えられた。またT helper 2 (Th2) 細胞の遊走も誘導し、局所の感染症における免疫応答についても重要と考えられた。
1. 歯周病を慢性感染症によるものと考えて、炎症系のサイトカインであるinterleukin-1β (IL-1) 10 ng/ml、tumor necrosis factor α (TNF) 50ng/ml、または嫌気性菌の内毒素であるlipopolysaccharide (LPS) 1 μg/mlをSH9細胞に投与し24時間および48時間後のSDF-1およびCCL-11の発現解析を行った。我々が樹立したヒト乳歯歯髄細胞株および歯肉細胞株ではCCL-11の発現誘導の傾向を示したが、SH9細胞ではSDF-1およびCCL11発現に変化が認められなかった。永久歯歯根膜細胞では上記の炎症系のサイトカインによってCCL11発現誘導の報告があったが、SH9細胞は乳歯由来であったために発現に変化が無かった可能性が考えられた。しかしヒト乳歯由来歯髄細胞株およびヒト歯肉細胞株でのCCL11の発現との差を考えると、歯根膜－歯髄または歯根膜－歯肉における細胞マーカーになる可能性も考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の研究経過に合わせてさらに以下の研究解析を行っている。
2. 外傷や矯正力が歯根に与える影響を解析するため、以下の条件化で解析を行っている。我々の開発した圧迫環境下での培養装置により、外力として圧迫力compressive force (CF、圧迫力)を0.02Paで与えた場合のSH9細胞の反応の解析を行っている。さらに擬似低酸素環境下 (artificial hypoxia)としてCoCl2を投与しての解析を行っている。これは持続的矯正力や外傷による外力が歯根膜に作用した場合を想定している。また外傷により血管が損傷した場合、低酸素環境になると想定して両者相互の解析を行っている。
解析項目として血管誘導阻止因子Chondromodulin-1 (ChM-1)、また血管誘導阻止因子であり歯根膜のマーカーであるTenomodurin-1 (TeM-1)、腱・靭帯の成熟に必要なScleraxis (Scx)、腱の分化に必要なMohawk (Mkx)、低酸素誘導因子Hypoxia inducing factor-1 (Hif-1)、血管内皮細胞増殖因子Vascular endothelial growth factor (VEGF)の発現解析を行っている。
低酸素環境下での解析の報告は多いが、その多くは組織修復のマーカーとして血管再生を指標にVEGFの発現をみている。本研究では新たに歯根膜・靭帯・腱のマーカーの解析と、これらの組織には血管はほとんど存在しないことから血管新生阻止因子の発現解析を行っている。
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| Causes of Carryover |
148円と小額のため次年度に繰り越して使用する予定であった。
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Research Products
(10 results)
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[Presentation] Establish of expression on differentiation periodontal ligament cells derived from human teeth-Cooparative analysis that SDF-1α regulation of expression on periodontal ligament cells derived from Down syndrome teeth2017
Author(s)
Takeyoshi Asakawa, Yoichi Miyamoto, Kentaro Yoshimura, Kiyoto Sasa, Yoko Manome. Ryutaro Kamijo, Tomokazu Hasegawa, Naoyuki Chosa, Akira Ishizaki, Masumi Ookawa, Tomomi Sugiyama, Masayasu Shige and Yukie Shimada
Organizer
The 65th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research
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