細胞内エネルギー代謝調節による顎骨骨髄間葉系幹細胞の分化制御機構の解明

调控细胞内能量代谢阐明颌骨骨髓间充质干细胞分化控制机制

基本信息

批准号：
21K10005
负责人：
石井正和
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kagoshima University
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-21K10005/
关键词：
間葉系幹細胞分化ミトコンドリア機能 ROS 細胞内エネルギー代謝

项目摘要

顎骨骨髄由来間葉系幹細胞（MBMSC）は腸骨骨髄由来間葉系幹細胞（IBMSC）に比べて脂肪分化能が低いことが知られているが、その分化制御メカニズムは不明である。MSCの脂肪分化制御において、ミトコンドリア機能の活性化と活性酸素種（ROS）の役割が注目されている。そこで本年度はMBMSCの脂肪分化制御機構におけるミトコンドリア機能の活性化とROSの役割を評価した。MSCは脂肪分化に伴い、ミトコンドリア機能が活性化されることが報告されている。本研究では、MBMSCとIBMSCにおいて、脂肪分化誘導に伴うミトコンドリア膜電位の変化、ミトコンドリアDNAコピー数、ミトコンドリア生合成関連遺伝子発現によってミトコンドリア機能の活性化を評価した。MBMSCおよびIBMSCの両細胞は脂肪分化誘導によってミトコンドリア機能の活性化が誘導され、両細胞間で有意な差はなかった。ROSはMSCの脂肪分化において促進的な作用を示すことが知られている。そこで、MBMSCとIBMSCにおいて、脂肪分化に伴うROS産生変化とROS産生酵素のNOX4発現を比較した。MBMSCはIBMSCに比べてNOX4発現が有意に低く、細胞内ROS濃度も有意に低いことが明らかとなった。次に、メナジオン処理によってROS産生を誘導することによるMBMSCの脂肪分化に与える影響を評価した。メナジオン処理によって脂肪分化早期転写因子のC/EBPβおよびC/EBPβ発現が増加した。しかし、メナジオン処理によってMBMSCの脂肪滴形成を増加させることはできなかった。これらの結果は、ROSはMBMSCの脂肪分化過程において初期段階において部分的に作用している可能性が見出された。

众所周知，颌骨骨髓间充质干细胞（MBMSC）的成脂分化潜力低于髂骨骨髓间充质干细胞（IBMSC），但控制这种分化的机制尚不清楚。线粒体功能的激活和活性氧（ROS）的作用在控制间充质干细胞的成脂分化方面引起了人们的关注。因此，今年，我们评估了线粒体功能的激活和ROS在MBMSCs成脂分化控制机制中的作用。据报道，间充质干细胞在进行脂肪分化时，其线粒体功能被激活。在本研究中，我们通过线粒体膜电位、线粒体 DNA 拷贝数以及与脂肪形成分化诱导相关的线粒体生物发生相关基因表达的变化来评估 MBMSC 和 IBMMSC 中线粒体功能的激活。在MBMSC和IBMMSC中，线粒体功能的激活都是通过诱导脂肪形成分化来诱导的，并且两种细胞之间没有显着差异。众所周知，ROS 对 MSC 成脂分化具有促进作用。因此，我们比较了 MBMSC 和 IBMMSC 中与脂肪形成分化相关的 ROS 产生变化以及 ROS 产生酶 NOX4 的表达。结果表明，MBMSCs 的 NOX4 表达和细胞内 ROS 浓度显着低于 IBMMSCs。接下来，我们评估了甲萘醌处理诱导 ROS 产生对 MBMSC 脂肪分化的影响。甲萘醌治疗增加了早期脂肪形成转录因子 C/EBPβ 和 C/EBPβ 的表达。然而，甲萘醌治疗未能增加 MBMSC 中脂滴的形成。这些结果表明ROS可能部分作用于MBMSCs的成脂分化过程的早期阶段。