ピロリン酸・リン酸代謝機構を標的としたセメント質形成機構の解明

针对焦磷酸盐/磷酸盐代谢机制阐明牙骨质形成机制

基本信息

批准号：
18791349
负责人：
佐藤淳
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

リン酸・ピロリン酸代謝機構に関わる遺伝子のうち、ピロリン酸を細胞内から細胞外へと輸送する膜タンパク質Ankylosis.protein(Ank)に異常を有しているために、細胞外のピロリン酸濃度が低下し、石灰化の抑制が出来なくなってしまうために、石灰化亢進となり、石灰沈着を伴った関節炎、骨の過成長、関節破壊が起こるank/ankマウスを用いて歯根膜細胞を採取し、ank遺伝子に異常を有するマウス歯根膜細胞株を樹立した。マウス実験動物から作成したHE染色標本での観察では、ahk野生型と異常型の歯根膜部の形態に明らかな組織学的違いは見出されなかった。しかしながら、セメント質部の比較ではank遺伝子異常型のマウスにセメント質の著明な肥厚が観察された。樹立した培養細胞株を、位相差顕微鏡を用いに観察したところ、ank遺伝子異常型マウスの歯根膜細胞は、骨芽細胞やセメント芽細胞に特徴的な立方状の形態を示していた。さらに、リアルタイムPCR法を用いて、骨基質タンパク質である骨シアロタンパク質とオステオカルシンの発現を検索したところ、ank遺伝子異常型歯根膜細胞は、ank野生型歯根膜細胞よりも非常に高い骨シアロタンパク質mRNAの発現を示していた。一方で、オステオカルシンmRNAは、ank野生型歯根膜細胞よりも低い発現を示していた。また、培養日数を7日目まで延ばして、別の骨基質タンパク質であるオステオポンチンの発現をリアルタイムPCR法にて検索したところ、培養1,3、5、7日目ともにank遺伝子異常型歯根膜細胞のオステオポンチンmRNAの発現がank遺伝子野生型歯根膜細胞よりも高く、ピロリン酸は石灰化の初期の段階からオステオポンチンのmRNA発現に影響していることが示された。

参与磷酸盐和焦磷酸盐代谢的基因中，膜蛋白强直蛋白（Ank）存在异常，负责将焦磷酸盐从细胞内部转运到细胞外部，导致细胞外焦磷酸盐浓度较低降解和钙化。从ank/ank小鼠中收集牙周膜细胞，其中发生过度钙化，导致关节炎并伴有钙化、骨过度生长和关节破坏，建立了小鼠牙周膜细胞系。对小鼠实验动物制备的HE染色标本进行观察，发现ahk野生型和异常型之间的牙周膜形态没有明显的组织学差异。然而，当比较牙骨质面积时，在ank基因异常小鼠中观察到牙骨质明显增厚。当使用相差显微镜观察建立的培养细胞系时，ank基因异常小鼠的牙周膜细胞表现出成骨细胞和成牙骨质细胞的立方体形态特征。此外，当我们使用实时PCR搜索骨基质蛋白骨唾液蛋白和骨钙素的表达时，我们发现具有异常ank基因的牙周膜细胞的骨唾液蛋白mRNA显着高于ank野生型牙周膜细胞。的表达另一方面，骨钙素mRNA的表达低于ank野生型牙周膜细胞。此外，当培养延长至第7天，并利用实时PCR检测另一种骨基质蛋白骨桥蛋白的表达时，发现在培养的第1、3、5和7天，检测出ank基因异常的牙周膜细胞骨桥蛋白mRNA的表达量高于ank基因野生型牙周膜细胞，说明焦磷酸盐从矿化早期就影响骨桥蛋白mRNA的表达。