Regulation of the RA-SA cycle in maturation stage ameloblasts by energy metabolic shift

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K21021
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0907:Oral science and related fields
• Research Institution: Iwate Medical University
• Principal Investigator: INABA Akira 岩手医科大学, 歯学部, 常任研究員 (00963365)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: エナメル質 / 石灰化 / エネルギー代謝 / 成熟期エナメル芽細胞 / エナメル芽細胞 / 低酸素 / 酸化的リン酸化 / 解糖系

Outline of Final Research Achievements

Maturation stage ameloblasts (MAs) are divided into two groups: ruffle-ended ameloblasts (RA) and smooth-ended ameloglasts (SA). These groups appear alternately in cycles (RA-SA cycle) and perform the calcification of enamel. This study elucidates the relationship between the RA-SA cycle and energy metabolism, as well as the effects of the disruption of this cycle on enamel calcification. Analysis of mouse incisors showed that RA is dominated by oxidative phosphorylation, while SA shifts towards a glycolytic dominance. Shifting MAs into a glycolysis-dominant energy metabolism state reduces their enamel calcification capability, indicating that the shift in energy metabolism state alters the phenotype of RA and SA, thereby playing a role in regulating enamel calcification.

Free Research Field

小児歯科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、成熟期エナメル芽細胞の「RA-SAサイクル制御機構」というこれまで全く手付かずであった難問に対し、解決の手がかりを与えるとともに、「エネルギー代謝によるエナメル質石灰化制御」という新たな研究領域を確立・進展し、今後のエナメル質研究の新機軸になると期待できる。エナメル質は再生しない組織であるため、その異常を未然に防ぐことは重要である。本研究の成果を基盤としてエナメル質形成不全の病因解明、新たな診断・予防・治療法のための分子ターゲットが示され、早期発症リスク予測が行えるようになれば、早期介入、オーダーメイド医療の実現が可能となり、社会に対して大きな波及効果を及ぼすと期待できる。