最 近 の ト ピ ッ ク ス

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最 近 の ト ピ ッ ク ス

歯の形態形成と細胞分化における TIMP-1,-2, -3 の mRNA とタンパクの発現
Temporospatial gene expression andprotein localization of TIMP-1, -2,and -3 during mouse toothdevelopment
新潟大学大学院医歯学総合研究科【方マウス歯胚上皮の陥入初期にあたる胎生 13 日（E13）から，その形態の原型がほぼ完成し，基質形成が盛んに認められる生後２日（P2）にいたる未固定未脱灰凍結切片を作成した。TIMP-1, -2, -3 それぞれに対する 35S 標
識 cRNA プローブを用いた in situ hybridization と特異抗体を用いた免疫染色を行った。

口腔健康科学講座う蝕学分野

吉羽永子，吉羽邦彦，興地法】【結果および考察】

隆史

Division of Cariology, Operative Dentistry and Endodontics,
Department of Oral Health Science, Course of Oral life science,
Niigata University Graduate School of
Medical and Dental Sciences

Nagako Yoshiba, Kunihiko Yoshiba, Takashi Okiji

マウス切歯形態形成，細胞分化，及び基質形成過程において，TIMP-1, -2, -3 は時間的空間的にそれぞれ全く異なった発現パターンを示し，臼歯発生過程とも異なるものであった 3）。
１．TIMP-1 は上皮−間葉接合部で特徴的な局在を示す
TIMP-1 タンパクは発生初期から歯胚基底膜に連続し【目て認められた。P2 においてアピカルループ基底膜では的】豊富に認められる TIMP-1 タンパクは，エナメル芽細胞の分化が開始されると基底膜から消失し，分泌期エナメ細胞外基質のリモデリングは，器官形成及び細胞分化

ル芽細胞に Timp-1 mRNA が発現されると，エナメルを調節する重要な因子である。このリモデリングは芽細胞遠心端に沿って再びタンパクの局在が観察されmatrix metalloproteinases（MMPs）と tissue inhibitors

た。この，上皮−間葉接合部に認められる TIMP-1 の発of metalloproteinases（TIMPs）のバランスによりコン現パターンは，先に報告した laminin-5 の発現パターントロールされている。一方 TIMPs は，そのインヒビターとよく一致する 4）。Laminin-5 は上皮組織に発現し，上としての作用とは全く異なった機構を介して，細胞増殖，皮細胞のアポトーシスを抑制する因子として知られてい細胞分化，アポトーシスなどに関する多彩な機能を有しる。一方，TIMP-1 はその固有のシグナルを介して抗アていることが広く認識されるようになってきた 1）。マウ

ポトーシス効果を有していることが報告されている。こス臼歯発生過程での TIMP-1, -2, -3 と MMP-2, -9, MT1-

れらのことから，歯胚上皮−間葉接合部に局在するMMP（membrane type 1-MMP）の発現を検索したとこ

TIMP-1 はエナメル器のアポトーシスを回避している可ろ，MMPs に関しては類似の発現パターンを示す一方能性が示唆される。

で，TIMPs の発現は時間的空間的に全く異なって制御
２．TIMP-2 は特定の組織の細胞外基質に局在しているされていることが明らかとなった 2）。
マウス切歯は臼歯と異なり一生涯萌出し続けることのできる常生歯であり，これは形成端であるアピカルルー歯の発生過程において TIMP-2 タンパクはかなりユニークな発現パターンを示していた。

プあるいはアピカルバッドという部位に歯の幹細胞が存基底膜での発現をみると，臼歯発生過程では上皮嵌入在するためと考えられている。我々は TIMP-1, -2, -3 の初期から E16 までの間に，舌側の基底膜に TIMP-2 が役割を解明する目的で，マウス切歯をモデルとして，そ認 め ら れ（ 図 １ Ａ ）， そ の 後， 臼 歯 歯 胚 基 底 膜 で のの発生過程，細胞分化及び基質形成期におけるこれらのTIMP-2 は観察されなくなる。一方，切歯基底膜では発現を検索した。

E16 からアピカルループに認められ，P2 においてもその局在は観察された（図１Ｂ）。最近になって，TIMP-2の細胞増殖を制御する受容体機構の一つが明らかとなっ− 47 −

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新潟歯学会誌37（1）：2007ている。すなわち，TIMP-2 タンパクはインテグリンα

一方の娘細胞は象牙芽細胞下層に存在し続けると考えら

３β１と直接結合し，そのシグナルが FGFR-1 などのチれ て い る。 現 在 の と こ ろ， 象 牙 芽 細 胞 下 層 に おける

ロシンキナーゼ受容体に作用することで，血管内皮細胞TIMP-3 の役割は不明であり，歯の幹細胞との関わりもの増殖を down-regulate していることが報告されてい含め，さらに検討を行う予定である。

る 5）。臼歯上皮におけるインテグリンα３は TIMP-2 と【参 考 文 献】

同様なパターンで舌側上皮細胞に発現されており，また，切歯においてもアピカルループにインテグリンα３が認められた（未発表データ）。この基底膜に観察される

１）Baker AH, Edwards DR and Murphy G:

TIMP-2 は，同様な機構で歯性上皮細胞の増殖を制御しMetalloproteinase inhibitors: biological actionsている可能性が示唆される。

and therapeutic opportunities. J Cell Sci, 115:

一 方，TIMP-2 は E13 か ら 歯 小 嚢 に お い て mRNA，3719-3727, 2002.

タンパクともに強く発現し続け，P2 においても強い発

２）Yoshiba N, Yoshiba K, Stoetzel C, Perrin-Schmitt

現が認められた（図１Ｂ）。TIMP-2 はコラーゲン合成F, Cam Y, Ruch JV and Lesot H: Temporospatial

を up-regulate していることが報告されている。歯小嚢

gene expression and protein localization ofは発生初期からコラーゲンが豊富な組織であることか

matrix metalloproteinases and their inhibitorsら，歯小嚢で発現される TIMP-2 はその組織化に関与しduring mouse molar tooth development. Devていると思われる。

Dyn, 228: 105-112, 2003.
３）Yoshiba N, Yoshiba K, Stoetzel C, Perrin-Schmitt

３．歯の幹細胞との関わりが示唆される TIMP-3

F, Cam Y, Ruch JV, Hosoya A, Ozawa H and

歯胚上皮の嵌入先端にあたる部分はサービカルループ

Lesot H: Differential regulation of TIMP-1, -2,と呼ばれる。マウス切歯では舌側に位置するサービカルand -3 mRNA and protein expressions during

ループは特にアピカルループと呼ばれ，ここに歯の幹細mouse incisor development. Cell Tissue Res, 324:

胞を保持し続けると考えられている。マウス切歯発生過97-104, 2006.

程における Timp-3 mRNA の発現パターンは臼歯とは４）Yoshiba K, Yoshiba N, Aberdam D, Meneguzzi G,全く異なっており，その違いの一つはサービカルループ

Perrin-Schmitt F, Stoetzel C, Ruch JV and Lesot

を取り囲む間葉組織に認められた。歯胚上皮陥入初期か

H: Expression and localization of laminin-5

ら， ア ピ カ ル ル ー プ を 取 り 囲 む 間 葉 細 胞 は Timp-3subunits during mouse tooth development. DevmRNA を強く発現し続けるが，臼歯発生過程では，サービカルループを取り囲む間葉組織は Timp-3 mRNA を発現しない。

Dyn, 211: 164-176, 1998.
５）Seo DW, Li H, Guedez L, Wingﬁeld PT, Diaz T,Salloum R, Wei BY and Stetler-Stevenson WG:

基質形成が進むと Timp-3 mRNA は象牙芽細胞下層

TIMP-2 mediated inhibition of angiogenesis: anに強く発現し，そのタンパクは象牙芽細胞下層及び象牙MMP-independent mechanism. Cell, 114: 171-80,芽細胞間に分布する。未分化な歯乳頭細胞が分裂し，歯2003.

胚上皮の影響を受けた細胞が象牙芽細胞に分化し，もう

図１．臼歯歯胚 E14（Ａ）及び切歯 P2（Ｂ）における TIMP-2 タンパクの局在
臼歯 E14 において TIMP-2 タンパクは舌側（li）基底膜に局在するが（Ａ , 矢印），頬側（bu）
基底膜には局在しない（Ａ，矢頭）。舌側間葉組織の細胞外基質にも TIMP-2 タンパクが認められる。切歯 P2 において，歯胚基底膜上では，アピカルループ（al）にのみTIMP-2 タンパクが局在する（Ｂ，矢印）。歯小嚢（df）の細胞外基質にも TIMP-2 は豊富に観察される。スケールバー＝ 100 μ m− 48 −