Identification of mechano-memory for regulating promotion/suppression of osteoclast differentiation

识别调节促进/抑制破骨细胞分化的机械记忆

• 批准号: 21K09824
• 负责人: 納富 拓也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Wakayama Medical University (2022)Osaka Dental University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K09824/
• 关键词: 破骨細胞; 力学的刺激

骨中力学的刺激伝達機構の研究は、力学的刺激応答性の明確な骨芽細胞を中心に発展しており、骨吸収を担う破骨細胞では、ほとんど検討されていない。特に、破骨細胞分化と力学的刺激について、その影響は刺激条件次第で正反対の結果（分化促進もしくは抑制）となる。これは、破骨細胞の力学的刺激応答性に力学的閾値(Mechano-threshold)が存在することを示す。本計画では、破骨細胞分化方向を決定する力学的閾値を仮定して、それを土台とする力学的刺激記憶機構（Mechano-memory：力学的刺激終了後、長期に渡り細胞内シグナル伝達機構が活性化され続ける）の同定と解明に挑む。本年度では、力学的閾値のスクリーニング結果に基づき、その再現性とシグナル伝達機構の重要分子について検討を進めた。長期間（7日間以上）の力学的刺激後にERK比率（リン酸化ERK/全ERK）が増加していることを背景として、グルタミン酸受容体（NMDA受容体）を標的分子の一つとして検討した。NMDA受容体のサブユニットのNR1が破骨細胞前駆細胞にて検出されて、免疫染色により、その局在を確認した。また、NMDA受容体の可逆的阻害薬を伸展刺激時に添加すると、長期伸展刺激後のERK比率増加が認められなかった。TRAP活性減少条件下（力学的閾値以上の伸展条件）において、NMDA受容体阻害薬を添加すると、力学的刺激による破骨細胞分化抑制効果が確認されなかった。これは、RAW細胞および骨髄由来細胞の破骨細胞を用いた検討においても、同様の結果が得られた。

A Study on the Mechanism of Mechanical Stimulation in Bone; In particular, osteoclast differentiation and mechanical stimulation are affected by stimulation conditions and positive and negative results (differentiation promotion and inhibition). This indicates that the Mechano-threshold exists for the mechanical response of osteoclasts. In this study, we determined the mechanical threshold for osteoclast differentiation, and identified the mechano-memory mechanism (Mechano-memory) for the determination of the mechano-threshold for osteoclast differentiation. This year, the threshold value of mechanics and the results of basic research, reproducibility and important molecular research have been further discussed. The ERK ratio (total ERK/total ERK) increased after long-term (more than 7 days) mechanical stimulation. The NMDA receptor was identified by immunostaining and the presence of NR1 in osteoclast precursor cells. The reversible inhibition of NMDA receptors was observed during extended stimulation, and the ERK ratio increased after prolonged extended stimulation. Under conditions of reduced TRAP activity (mechanical threshold and extension), NMDA receptor inhibition was increased, and osteoclast differentiation inhibition was confirmed under mechanical stimulation. The RAW cells and the osteoclasts from which the bone was derived were examined in the same way.

项目成果

Light-induced Membrane Hyperpolarization Promotes Osteoblast Differentiation in MC3T3 Osteoblast-like Cells

光诱导膜超极化促进 MC3T3 成骨细胞样细胞的成骨细胞分化

• 发表时间: 2021
• 期刊: J Hard Tissue Biol
• 影响因子: 0.4
• 作者: Takuya Notomi;Ryuichiro Kobayashi;Miki Otsuka;Chie Kise;Yoshihiro Momota;Yoichiro Ezura;Takayoshi Kawazoe
• 通讯作者: Takayoshi Kawazoe

Delivery of plasmid DNA into pre-osteoclast-like and mature osteoclast-like cells using cationic peptides

使用阳离子肽将质粒 DNA 递送至前破骨细胞样细胞和成熟破骨细胞样细胞中

• 发表时间: 2021
• 期刊: J Osaka Dent Univ
• 作者: Takuya Notomi;Miki Otsuka;Chie Kise;Ryuichiro Kobayashi;Yoshihiro Momota;Takayoshi Kawazoe
• 通讯作者: Takayoshi Kawazoe

TPC1 and TPC2 Promote Osteoclastogenesis

TPC1和TPC2促进破骨细胞生成

• 发表时间: 2021
• 期刊: J Hard Tissue Biol
• 影响因子: 0.4
• 作者: Takuya Notomi;Chie Kise;Ryuichiro Kobayashi;Miki Otsuka;Yoshihiro Momota;Yoichiro Ezura;Takayoshi Kawazoe
• 通讯作者: Takayoshi Kawazoe

Protective effect of the conditioned medium from human adipose-derived stem cell culture on oxidative stress-induced cytotoxicity in primary cultured rat cardiomyocytes and human iPS cell-derived cardiomyocytes

人脂肪干细胞培养条件培养基对原代培养大鼠心肌细胞和人 iPS 细胞来源心肌细胞氧化应激诱导的细胞毒性的保护作用

• 发表时间: 2023
• 作者: Takuya Notomi;Jumpei Yasuda;I-Shan Chen;Hiroyuki Kaiya;Yoshinobu Matsuo,Takahiro Tsujimura;Tomoe Y Nakamura-Nishitani
• 通讯作者: Tomoe Y Nakamura-Nishitani