Investigation on the homeostasis mechanism of cells based on the nucleus-cytoskeleton connections

基于细胞核-细胞骨架连接的细胞稳态机制研究

• 批准号: 21H03804
• 负责人: 長山 和亮
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H03804/
• 关键词: 細胞バイオメカニクス; メカノバイオロジー; 細胞核; 細胞骨格; DNA; ＤＮＡ

血管の恒常性の維持と破綻のメカニズムを明らかにすべく，独自の細胞マニピュレーション実験系を構築しながら，血管平滑筋細胞における「細胞骨格と核の力 学的な繋がり」のメカニズムとその生理学的な意義を明らかにしていくことを目的としている．従来では，高血圧に起因する様々な血管疾患の発生機序を明らかにするという観点から，血管組織から細胞を摘出し，培養皿などで平面培養して用いるin vitro研究が数多く進められてきている．しかし，一般的な平面培養系では細胞の脱分化が促進され，細胞の形や向きがバラバラで細胞の移動性も高まり，生体内の力学的な構造を考慮した培養環境とはほど遠いと言わざるを得ない．そこで本研究の2年目では，実際の動脈壁内の力学的環境（エラスチンを主体とする弾性板に平滑筋細胞が挟まれながら円周方向に配列している）を考慮して，細胞の配列組織化を誘導するためのマイクロ溝基板を作製した．この基板の溝凹部のみに細胞接着タンパク質をコートして血管平滑筋細胞を培養すると，溝の凹部に細胞が拘束され，著しく伸長した細胞配列組織が形成された．このとき，細胞核も実際の動脈壁内で観察される血管平滑筋細胞と同様に極めて細長い形態となり，核の体積も平面培養時の１／４程度まで減少した．最終的には過剰な細胞運動および細胞増殖が有意に抑制され，血管平滑筋分化が効率良く促進された．本研究のマイクロ溝基板および細胞接着領域の制御手法を使った培養法は，実際の動脈壁内の組織構造を考慮しつつ，平滑筋分化のメカノトランスダクション機構を調べるための有効なモデル培養系となり得る．

The maintenance of vascular constancy and its physiological significance are clearly defined as the construction of independent cellular systems and the smooth functioning of vascular muscle cells. In recent years, the causes of hypertension, the development of vascular disease, vascular tissue, cells, culture dishes, flat cultures, and in vitro studies have been studied. In general, planar culture systems promote cell dedifferentiation, cell orientation, cell mobility, and mechanical structure in vivo. In the past two years, this study has been conducted to consider the mechanical environment in the arterial wall (i.e., the arrangement of smooth muscle cells in the circumferential direction in the main body of the artery), and to induce the arrangement of cells in the groove substrate. The cells in the groove and recess of the basal plate are then cultured in vitro, and the cells in the groove and recess are restrained and elongated. The cell nucleus was observed in the arterial wall at the time of culture. The smooth muscle cells of the blood vessels were similar in shape and shape, and the volume of the nucleus was reduced by 1/4 in plane culture. Finally, cell motility and proliferation are intentionally inhibited and vascular smooth muscle differentiation is promoted. In this study, the control method of the cell adhesion domain of the groove substrate was studied. The tissue structure of the artery wall was considered in the culture method, and the smooth tendon differentiation mechanism was adjusted.

项目成果

細胞の機能調整における核と細胞骨格の繋がりの役割

细胞核和细胞骨架之间的联系在调节细胞功能中的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: Kamiya Mariko;Matsumoto Makoto;Yamashita Kazuma;Izumi Tatsunori;Kawaguchi Maho;Mizukami Shusaku;Tsurumaru Masako;Mukai Hidefumi;Kawakami Shigeru;長山和亮
• 通讯作者: 長山和亮

Changes in the intra- and extra-mechanical environment of the nucleus in Saos-2 osteoblastic cells during bone differentiation process: Nuclear shrinkage and stiffening in cell differentiation

Saos-2成骨细胞在骨分化过程中细胞核内外机械环境的变化：细胞分化过程中的核收缩和硬化

• DOI: 10.1016/j.jmbbm.2022.105630
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials
• 影响因子: 3.9
• 作者: Nagayama Kazuaki;Kodama Fumiki;Wataya Naoki;Sato Akiko;Matsumoto Takeo
• 通讯作者: Matsumoto Takeo

原子間力顕微鏡組込型の引張試験機の開発と力に対する細胞の張力変化の解析

开发内置原子力显微镜的拉伸试验机并分析细胞张力随力的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: Tamada Atsushi;Muguruma Keiko;佐野真太，長山和亮
• 通讯作者: 佐野真太，長山和亮

血管平滑筋細胞の脱分化・老化に伴うアクチン細胞骨格の張力挙動変化

与血管平滑肌细胞去分化和衰老相关的肌动蛋白细胞骨架张力行为的变化

• 发表时间: 2021
• 作者: 櫻井文教;井上智重子;種昻なお実;神宮司健太郎;辻川和丈;水口裕之;長山和亮
• 通讯作者: 長山和亮

茨城大学 研究者情報 長山和亮

茨城大学研究员信息 永山和明