歯周組織のメカニカルストレス受容機構;分子生物
学的解析とその臨床応用
著者
三木 美麗
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-′ 歯周組織のメカニカルストレス受容機構
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､ 一 ､･/.､､ I(課題番号 07557283)
平成7年度∼平成9年度科学研究費補助金(基盤研究(A)(2))研究成果報告書
/′ ､ _. ′′■ ′ ▲′ 〉 ･Jd ,･!′′ / ■ヽ /I l 1 f i ヽ I ∴′ ･･ へ '. ノ ー ′平成10年3月
研究代表者 三木 美麗
(東北大学歯学部助手)
ヽ ､ ヽは じ め に 骨はメカニカルストレス(機械的応力)に順応した力学的な骨格単位を構 成し､合目的に構築されている.歯科矯正臨床においては､活発に1)モデリ ングを行なう骨の特性を利用し､歯の移動や顎顔面複合体の成長のコントロ ールを行なっている｡しかし､骨組織は多種の細胞を含む複雑な構造を呈し､ 各々の細胞がどのような機構でメカニカルストレスを刺激として受け取り､ 応答しているのか､どのような機序で骨改造現象が亀きているのか､また骨 組織としての形態およ.び内部構造の決定には､どのような制御機構が働いて いるのかという問題については不明な点が多い｡ 最近､細胞が直接メカニカルストレスを感知して､その情報を細胞内部に 伝達する機構が存在するのではないかと注目されている｡ストレスのセンサ ー分子はまだ同定されておらず､どのような分子が機械刺激を生化学的シグ ナルに変換し､どのような情報伝達経路が働いているのかといった細胞を取 りまく力学的環境要因のメカニズムの解明が待たれている｡ 本研究は､メカニカルストレスに直接反応するメカニカルストレスセンサ ーに注目し､その分子を解明し､歯周組織構成細胞における特性や刺激に対 するセンサーの変化を解析し､さらにセンサー分子の発現および機能を制御 するサイトカインや薬物もしくは物理的条件を､歯科領域における臨床応用 を目的として研究するものである｡実際に歯周組織の改造過程において､骨 における骨芽細胞や破骨細胞及びそれらの前駆細胞にメカニカルストレスセ ンサーが存在し､機能しているのか､特に､瞭合圧を常に受け､矯正力にも 反応し､活発に歯槽骨の骨改造活動を行う司令塔と考えられる歯根膜の細胞 ではどうなのか､本テーマは今後､メカニカルストレスによる歯周組織の生 物学的現象を明らかにするにあたり解明すべき必須の課題である｡さらに､ このメカニカルストレスセンサー分子が明らかになり､コントロールできれ ば､従来の骨吸収や骨形成の単なるターンオーバーを全面的に促進したり抑
制したりする方法ではなく､メカニカルストレスによる骨改造を選択的に促 進もしくは抑制することができ､矯正治療に応用すれば画期的な展開が予測 される｡ 本研究の成果により､分子本体の解明が進み､その情報伝達機構が明らか になれば､実際にその分子を人為的にコントロールすることが可能になり､ 生体に対する為害作用が少なく､より効率的な新規の治療法の開発が期待さ れ､歯科矯正領域のみならず､歯科領域全体において多大な貢献を得るもの と考える｡ 平成10年3月 研究代表者 三木 美麗
研究組織 研究代表者 三木(千葉)美麗(東北大学歯学部助手)平成7-9年度 研究分担者 清水-義信(東北大学歯学部助教授) 平成7-9年度 研究分担者 加賀山 学(東北大学歯学部教授) 研究分担者 溝口 到(東北大学歯学部講師) 研究分担者 高橋 一郎(東北大学歯学部助手) 研究分担者 三谷 英夫(東北大学歯学部教授) 研究分担者 五十嵐 薫(東北大学歯学部助手) 研究経費 平成7年度 8,800千円 平成8年度1,400千円 平成9年度1,200千円 計 11,400千円 3 平成7-9年度 平成7年度 平成7年度 平成7-9年度 平成7-8年度
研究発表
(1)学会誌等
1. M.Chiba, S.L.Teitelbaum, X. Cao, F.P.Ross( 1996), Retinoic acid sdmulates
expFeSSion of thefunctionalosteoclast integ血a v P 3 : Thnscriptionalactiv血on
ofthe β3 butnot αvgene. JCen Bi∝hem62, 467475
2. S.LTeitelbaum,X.Cao,H.Mimura,M.Chiba,F.P.Ross( 1 995), Cenularand
molecularmechmism of tx)ne resorption, Miner Enectmlyte Metab 2 1 , 1931 196 3. 清水義信､水沼一昭､山下 忍､古沢利武(1997)骨改造に対する生体
活性ガラス､ハイドロキシアパタイトおよび脱灰凍結乾燥人骨粉の作用.
生体材料15:103-112
4. Y. Shimizu, H. Sugawara, T. Furusawa, K. Mizunuma, K. Inada, S. Yamashita
5.
6.
7.
8.
9.
( 1997)Bone remdeling withresorbable bioactiveglassand hydmxyapatite,
hplant DentisBy 6:269-274
清水義信､菅原裕子､清水義之､三木美麗､安部 敏､山下 忍(1997), hvitro培養したヒト末梢血リンパ球/単球から形成された破骨細胞様
細胞と骨吸収寓,歯科基礎医学会雑誌39 : 55-63
Y. Shimizu, Y. homata, A. Tagami( 1996) Suppression of osteoclast-hke ceu
formation byperidontalligament cens , J Bone Mine Metab. 14, 65-72
Kagayama M, Sasano Y, Mizoguchi I, etal. (1997) ConfKalmicroscqpy of
cementqesandtheir lacunaeand canaliculiinrat molars.Anal Embryo1
1 95 :49 1 496
Kagayama M,LiHC, Zhu J, Sasano Y, etal. (1997) Expression of oste∝alCin
incementoblasts formmg acenular cementum. J Periodont Res 32:273-278 Kagayama M, Zhu J-X, Sasano Y, etal. (1997) Development ofinterglobular
pI℃SS
10. KagayamaM, Sasano Y, Mizoguchi I, etal･ (1996) L∝血im Of
glycosanlinoglycanSinperidontalligament during physiologiCaland expementaltoothmoverhent･ J Periodont Res 3 1 :229-234
ll. KagayamaM, AkitaH, Sasano Y, etal･ (1996)他山onofunCalcified
∝mentuminadult rat molar roots and its relation to physiologiCaltooth
movement. Archs oralBio1 39:829-832
12. Kagayama M, Sasano Y, Hirata M, Mizoguchi I, etal･ (1996)Animpmved
mounhg methd for observation of 血ick spec-ens usmg confocalmicroscopy･
BiotechmiC & Histcchem 7 1:23 1-233
13. Kagayama M, Sasano Y, Akita H(1995)Timeand position-speciRc expression of
glycosaminoglycanSinrat molarcementumrelated to physiologiCaltooth
movement. J Periodont Res 30:285-289
14. MizoguchiI, TakahashiI, Sasano Y, etal･ (1997)此血moftypes I, Ⅱand
x collagenand ostedcininth托e distinct bone fmations･Anat hbryol 195:
127-135
15. MizoguchiI, TakahashiI, NakamtmM, Sasano Y, etal･ (1996)An
immunohist∝hemiCalstudy of regionaldifferencesinthe distribution of tyre I
and typeⅡ conagensinrat mandibularcondylarcartilage･ Archs oralBio1 41
:863-869
16. Mizoguchi I, Takahashi I, Sasano Y, Kagayama M, Mitani H (1996) IJKalization
of types I, II,and III collagensand glycosaminoglycanSinthe mandibular
condyle of growing monkeys:animmunohistuhemiCalstudy･Anat Embryol
195: 127-135
17. Takahashi I, Mizoguchi I, Sasano Y, etal. (1996) Age-related changes inthe
l∝ahzadon ofglycosaminoglycanSincondylarcadnage of the mandibleinrats ･
Anat Embryol 1 94:489-500
18. Takahashi I, Mizoguchi I, Nakamura M, Sasano Y, etal. (1996) Effects of
expansivefoFCe Onthe differemiation ofmidpalatalsuture cardlage 帆 rats. Bone
18:341-348
19･ Igarashi K, Adachi H, Mぬni H, Shinoda H (1996)Ⅰ血ibitory effect of the topical admimistration of a bisphosphonate (Risedoronate) on root resorptionincident to
orhodontic toothmovementinrats.J De山Res 75: 1644-1649
(2)口頭発表 I. 骨芽細胞様細胞MC3T3-Elにおけるメカニカルストレス受容機構の解析 2. 4. 千葉美麗,雀庸玄,三谷英夫 第14回日本骨代謝学会, 1996 ヒト歯根膜線維芽細胞におけるアルカリフオスフアクーゼ活性について 千葉美麗,雀庸玄,清水義之,三谷英夫,清水義信 第38回歯科基礎医学会学術大会, 1996 圧縮力によるヒト歯根膜線維芽細胞のストレスタンパク質発現の解析 清水義之,清水義信,千葉美麗,雀庸玄,三谷英夫 第38回歯科基礎医学会学術大会, 1996 ヒト末梢血リンパ球･単球の培養中に見られるTRAP陽性多核巨細胞に ついて 清水義信,千葉美麗,清水義之 第38回歯科基礎医学会学術大会, 1996 MechamiCalstressに対するヒト歯根膜線維芽細胞の応答-アルカリホ
スフアクーゼ活性について-6. 雀庸玄､千葉美麗､三谷英夫 第56回日本矯正歯科学会, 1996 矯正力による歯の移動時の歯周組織におけるストレスタンパク質の発現 と機能に関する研究一圧縮力によるヒト歯根膜線維芽細胞のストレスタ ンパク質の発現について-清水義之､千葉美麗､雀庸玄､三谷英夫 第56回日本矯正歯科学会, 1996 7. 歯周組織のメカニカルストレス受容機構一骨芽細胆および歯根膜線維芽 細胞におけるメカFカルストレスの影響-8. 9. 千葉美麗 第18回東北活性型ビタミンD研究会, 1997 周期的伸展力によるヒト歯根膜線維芽細胞のストレスタンパク質の発現 の解析 岡崎雅子,清水義之,千葉美麗,三谷英夫 第57回日本矯正歯科学会, 1997 骨格筋細胞に対する機械的伸展刺激の影響に関する研究 戸塚 実,千葉美麗,三谷英夫 第57回日本矯正歯科学会, 1997 10. 歯周組織のメカニカルストレス受容機構 ll. 12. 山口希実,千葉美麗,三谷英夫 第57回日本矯正歯科学会, 1997 周期的伸展刺激による骨芽細胞のMAPキナ-ゼの活性化について 千葉美麗,山口希実,三谷英夫 第15回日本骨代謝学会, 1997
htraceuular signahg pathwayinthe mechanically sthulated osteoblastic cell line
MC3T3-El (J, Bone Mine. Res. 12, S284, 1997)
M.Chiゎa, H.M血
19thAmualMeeting oftheAmerican Society for Bone and
Mineral Research, 1997
13.歯根膜由来線維芽細胞の分化制御における末梢血リンパ球･単球の関与
千葉美麗,菅崎弘幸,清水義信
第39回歯科基礎医学会学術大会, 1997
14. Tyrosine phosphorylationinthe mechmicany stimulated oste∝lastic cenline
MC3T3-El (Joumalof De血Research 76 : 452, 1997)
M.Chiba, H.Mitmi
75thIntemational Association f♭r Den血Research, 1997
15.破骨細胞 precwsorにおけるインデグリンの発現調節機構 千葉美麗 第19回東北活性型ビタミンD研究会, 1998 16. 球間象牙質の発生 加賀山学､笹野泰之 第102回日本解剖学会稔会, 1997 17.球間象牙質形成時における象牙芽細胞の形態学的特徴 加賀山学､笹野泰之､鎌倉慎治､溝口 到 第39回歯科基礎医学会学術大会, 1997 18. 共焦点レーザー顕微鏡に適した厚い試料の封入法 加賀山学､笹野泰之 第101回日本解剖学会稔会, 1996 19. ラット白歯におけるセメント質形成 加賀山学､笹野泰之､溝口 到､高橋一郎 第38回歯科基礎医学会学術大会, 1996 20. 歯の生理的移動に伴うセメント質の形成 加賀山学､畠山雄次､笹野泰之 第100回日本解剖学会稔会, 1995
21. ラット臼歯におけるマラツセの上皮遺残 加賀山学､笹野泰之､平田政嗣､奥田礼-第37回歯科基礎医学会学術大会, 1995 22. ラット白歯の有細胞セメント質形成過程について 畠山雄次､笹野泰之､加賀山学､神山紀久男 第37回歯科基礎医学会学術大会, 1995
日 次
1･ メカニカルストレスに対する細胞の応答とシグナル伝達
Moq)hologiCalchangeand'tyrosine phosphorylation of fkaladhesion kinase
by mechmiCalstimulationinosteoblastic cen line MC3T3_El
-･--･12-23 周期的伸展刺激による骨芽細胞のMAPキナ-ゼの活性化について ----24-31 MechamiCalstressに対するヒト歯根膜線維芽細胞の応答 一周期的伸展刺激を受けた歯根膜線維芽細胞の形態変化と アルカリホスフアタ-ゼ活性を指標とした分化機能の制御機序一 日---32-46 2･ 歯根膜由来線維芽細胞の性状と末梢血リンパ球･半球との相互作用 hvitm培養したヒト末梢血リンパ球/単球から 形成された破骨細胞様細胞と骨吸収寓
Suppression of oste∝last-like ce皿fomatim byperiodontal
ligament ce皿S
3. 生理的および実験的歯の移動時の歯周組接の応答
ConfoCalmicroscopy of cement∝ytesandtheir lacunaeand
canaliculiinrat molars.
----47-55
--･-･56-63
----64-69
Expression of oste∝alCinincementoblastsfomlng aCenularcementum
●日日･-70-75
L∝aJizadon ofglycosaminoglycanSinpehdontalhgament during
他山on ofunCalciAed cementuminadult rat molarroots and
its relation to physiologiCaltoothmovement･ H H H H82 - 85
Animpmved mountiPg method for observation of thick speclmenS
usmgconf"almicroscopy･ ･ ･ ･ ･･･ ･ ･86- 88 /
Timeand position-Specific expression ofglycosがninoglycanSinrat
molar cementtm related to physiologiCaltoothmovement･
･-･--89-93
Mlibitory effect of the topicaladmimistration of a bisphosphomate田虫edoronate) on root resorptionincident to orthodontic toothmovementinrats
･-･--94-99
4. 細胞外基質(オステオカルシン､コラーゲン､ GAG)の局在
IJX:al血im of types I, IIand X conagen and osteocalcininthree
distinct tx)nefomations. ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ ･ 100 - 106
AnirEmunOhist∝hemical study of regionaldiffeqencesinthe disbibution
of typeⅠand tyFN5 II couagens in rat mamdibular comdylarCardlage･ ----107-113
L∝ahzahon of types I, II,and III conagensandglycosaminoglycanS
indle mandibular comdyle of growmg monkeys: an immunohist∝hemiCal
study･ ････････114- 122
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