2015 Fiscal Year Research-status Report
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26462283
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
清水 孝彦 千葉大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (40301791)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 骨 / 酸化ストレス / 老化 / SOD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Superoxide dismutase 2 （Sod2）酵素はミトコンドリア酸化還元バランス維持に重要な役割を果たす。近年、骨細胞が骨代謝の調節細胞として注目されているが、骨細胞におけるSod2の生理的役割は明らかにされていない。本研究は、骨代謝制御における骨細胞でのSod2の役割を明らかにするとともに、骨格筋の恒常性維持への間接的な寄与を明らかにすることを目的とした。
骨細胞特異的Dmp1-CreマウスをSod2 floxマウスと交配し、骨細胞特異的Sod2欠損マウス（Sod2 cKO）の作成に成功し、加齢依存的な骨量減少の表現型を明らかにした。この結果より、SOD2は骨細胞の骨細管ネットワークを介した骨代謝制御に重要な役割を担う事が判明した。骨細胞でのミトコンドリア酸化還元バランスの恒常性維持は、骨細管ネットワークを保ち、適切な骨形成と骨吸収による骨リモデリングに必要不可欠であることが明らかとなった。
また、本マウスの骨格筋量を調べたところ、中年齢以降に有意な2型骨格筋量の減少が認められた。また、トレッドミルによる強制運動を行ったところ、有意な強制走行時間の短縮が明らかとなった。また、本マウスの骨格筋幹細胞であるサテライト細胞の細胞数、増殖能、筋管細胞への分化能を調べたところ、対照マウスと欠損マウスで有意な差が認められなかった。この結果は、骨細胞の機能不全が間接的に、かつサタライト細胞非依存的に骨格筋量の維持機構を破綻させた可能性を示唆した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
骨細胞特異的Sod2欠損マウス（Sod2 cKO）の作成に成功し、加齢依存的な骨量減少の表現型を明らかにした。また、本マウスは骨量減少を示した後に、骨格筋量の有意な減少が認められることが明らかとなった。またこの骨格筋量の萎縮には、骨格筋幹細胞であるサテライト細胞の寄与は少ないことも明らかとなった。これらの結果より、SOD2は骨細胞の骨細管ネットワークを介した骨代謝制御に重要な役割を担うとともに、間接的な骨格筋量の維持にも重要な役割を担うことが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
骨細胞特異的SOD2欠損マウスでの骨量減少と骨格筋萎縮の実験データの信頼性を確かめるために、別系統の欠損マウスでも同様の結果が得られるか調べる。骨細胞の分化前細胞である骨芽細胞特異的SOD2欠損マウスと、骨格筋特異的SOD欠損マウスを別々に作出する。それぞれのマウスの運動器（特に顧客筋）の組織学的解析を行い、骨組織のミトコンドリア機能不全が骨格筋組織の恒常性にどのような影響を与えるのか、骨組織と骨格筋組織の組織学的、生化学的な解析、および骨格筋関連遺伝子発現解析で明らかにする。
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[Journal Article] Mitochondrial superoxide in osteocyte perturbs canalicular networks in the setting of age-related osteoporosis.2015
Author(s)
Kobayashi, K., Nojiri, H., Saita, Y., Morikawa, D., Ozawa, Y., Watanabe, K., Koike, M., Asou, Y., Shirasawa, T., Yokote, K., Kaneko, K., Shimizu, T.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 5
Pages: 9148
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Mechanical overloading causes mitochondrial superoxide and SOD2 imbalance in chondrocytes resulting in cartilage degeneration2015
Author(s)
Koike, M., Nojiri, H., Ozawa, Y., Watanabe, K., Muramatsu, Y., Kaneko, H., Morikawa, D., Kobayashi, K., Saita, Y., Sasho, T., Shirasawa, T., Yokote, K., Kaneko, K., Shimizu, T.
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 5
Pages: 11722
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The effects of 2% rebapimide ophthalmic solution on the tear functions and ocular surface of the superoxide dismutase-1 (Sod1) knockout mice.2015
Author(s)
Kojima, T., Dogru, M.*, Ibrahim, O. M., Wakamatsu, T. H., Ito, M., Igarashi, A., Inaba, T., Shimizu, T., Shirasawa, T. Shimazaki, J., Tsubota, K.
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Journal Title
Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.
Volume: 54
Pages: 7793-7802
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Aging-induced changes in sex-steroidogenic enzymes and sex-steroid receptors in cortex, hypothalamus and cerebellum.2015
Author(s)
Munetomo, A., Hojo, Y., Higo, S., Kato, A., Yoshida, K., Shirasawa, T., Shimizu, T., Kimoto, T., and Kawato, S.
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Journal Title
J Physiol Sci
Volume: 65
Pages: 253-263
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Brain-specific superoxide dismutase 2 deficiency causes perinatal death with spongiform encephalopathy in mice.2015
Author(s)
Izuo, N., Nojiri, H., Uchiyama, S., Noda, Y., Kawakami, S., Kojima, S., Sasaki, T., Shirasawa, T., Shimizu, T.
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Journal Title
Oxid. Med. Cell. Longev.
Volume: 2015
Pages: 238914
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Mitochondrial respiration deficits driven by reactive oxygen species in experimental temporal lobe epilepsy.2015
Author(s)
Rowley, S., Liang, LP., Fulton, R., Shimizu, T., Day, B., Patel, M.
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Journal Title
Neurobiol. Dis.
Volume: 75
Pages: 151-158
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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