本研究はメカニカルストレスに直接反応するメカニカルストレスセンサーに注目し、細胞工学的・分子生物学的手法を用いて、その特性や生体内分布を明らかにし、さらに各種刺激に対するセンサーの変化を解析し、この基礎的データをもとにセンサー分子の発現および機能を制御する臨床応用を目的とするものである。研究成果を以下に示す。
1.骨芽細胞様MC3T-E1細胞に周期的伸展力を負荷すると、細胞形態およびストレスファイバーの方向性が変化し、伸展刺激に対応した方向性を示し、骨芽細胞内の pp^<FA> やpp^<c-src> のような接着斑に局在するチロシンキナーゼや細胞の分化や増殖に関与するMAP kinaseの関与が示唆された。ヒト歯根膜線芽細胞においても伸展刺激に対応した方向性を示して配列した。またALP活性は、メカニカルストレスと局所での末梢リンパ球/単球の存在、活性型ビタミンD3により調節を受けることが示唆された。2.末梢血リンパ球・単球はM-CSFと活性型ビタミンD3の存在により、破骨細胞様細胞に分化することが明らかとなった。さらに、この破骨細胞の形成は、歯根膜線芽細胞との共存培養により抑制され、歯根膜細胞の産生する何らかの液体因子が破骨細胞形成を抑制することが示唆された。3.歯槽骨は圧迫力に対して吸収され、セメント質は抵抗するこという石灰化反応を示すことが明らかとなった。また、グリコサアミノグリカンの局在について観察すると、CH-6Sが圧迫側の硝子様変性部に発現し、一方、CH-4S/DSはメカニカルストレスの影響を受けなかった。osteocalcinは無細胞セメント質の形成に関与することが示唆された。共焦点レーザー顕微鏡により、セメント細胞は突起によるアクチンフィラメントネットワークを形成していることが示唆された。骨吸収抑制作用のあるビルフォネートを投与して歯の移動および歯根の吸収が抑制された。4.Type I,II,III,X collagen,osteocalsin,GAGの局在が、組織特異的に認められ、骨芽細胞や軟骨細胞の分化と骨を構成する細胞外基質の構成の変化が密接に関わっていることを明らかにした。