Regulation of the RA-SA cycle in maturation stage ameloblasts by energy metabolic shift

通过能量代谢转变调节成熟期成釉细胞的 RA-SA 循环

基本信息

批准号：
22K21021
负责人：
稲葉陽
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Iwate Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

エナメル質石灰化を担う成熟期エナメル芽細胞は、波上縁構造をもつ細胞集団(RA)と持たない細胞集団(SA)が周期的に交互に出現する。しかしこのRAとSAの周期的出現 (RA-SA サイクル)がどのよう制御されているのかはほとんど理解されていない。申請者は、これまでの研究からRAは酸化的リン酸化、SAは解糖系優位のエネルギー代謝状態であること、さらに低酸素環境下ではRA とSA の周期性に乱れが生じると仮説を立てた。本研究では、成熟期エナメル芽細胞RA とS A の周期的出現とエネルギー代謝の関係を解明するとともに、この破綻による成熟期エナメル芽細胞への影響とエナメル質形成不全との関連を明らかにする。本研究は、エネルギー代謝という新たな視点から、歯の発生・硬組織形成メカニズムの解明を目指すものであり、エナメル質研究における新しい研究分野を開拓するとともに、原因不明のエナメル質形成不全の病態解明や、診断・予防・治療法の開発に新展開をもたらすと考える。本年度は、マウス切歯の免疫組織学的解析から、RAでは酸化的リン酸化マーカーが、SAでは解糖系マーカーがそれぞれ強く発現していること、電子顕微鏡解析からRAでは活性化したミトコンドリアがSAにくらべ多く発現していることから、RAでは酸化的リン酸化により多くのエネルギーが産生、消費されていることがわかった。成熟期エナメル芽細胞細胞株の実験では、通常酸素濃度で酸化的リン酸化優位の細胞と解糖系優位の細胞が両方存在している一方、低酸素環境では多くが解糖系優位のエネルギー代謝状態にシフトすることがわかった。また低酸素にするとALPの発現やAlizarin red染色陽性細胞の数が減少することから、酸素濃度を介したエネルギー代謝状態がRA-SAのシフトを変化させてエナメル質石灰化の調節に関与していることが示唆された。

在负责牙釉质矿化的成熟成釉细胞中，周期性出现具有波纹边缘结构（RA）的细胞群和不具有波纹边缘结构（SA）的细胞群。然而，人们对 RA 和 SA 的这种周期性出现（RA-SA 循环）是如何控制的知之甚少。基于之前的研究，申请人假设RA是以氧化磷酸化为主的能量代谢状态，SA以糖酵解为主，并且RA和SA的周期性在缺氧环境下被破坏。在本研究中，我们将阐明成熟成釉细胞RA和SA的周期性出现与能量代谢之间的关系，并阐明这种分解对成熟成釉细胞的影响与牙釉质发育不全之间的关系。该研究旨在从能量代谢的新角度阐明牙齿发育和硬组织形成的机制，将开辟牙釉质研究的新领域，阐明不明原因牙釉质发育不全的发病机制。为诊断、预防和治疗方法的发展带来新的发展。今年，我们对小鼠门牙的免疫组织学分析发现，氧化磷酸化标记物在RA中强表达，糖酵解标记物在SA中强表达，电镜分析显示活化的线粒体在RA和SA中强表达的事实。表达量高于RA中的表达量表明氧化磷酸化产生和消耗大量能量。使用成熟成釉细胞系的实验表明，在正常氧浓度下，氧化磷酸化占主导地位的细胞和糖酵解占主导地位的细胞都发生了状态转变。此外，缺氧降低了ALP的表达和茜素红染色阳性细胞的数量，表明氧浓度介导的能量代谢状态通过改变RA-SA的位移参与了牙釉质矿化的调节。有。