研究者詳細 - 上岡　寛

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Calcium response in single osteocytes to locally applied mechanical stimulus: differences in cell process and cell body. 査読国際誌

Taiji Adachi, Yuki Aonuma, Mototsugu Tanaka, Masaki Hojo, Teruko Takano-Yamamoto, Hiroshi Kamioka

Journal of biomechanics 42 ( 12 ) 1989 - 95 2009年8月

記述言語：英語

It is proposed that osteocytes embedded in the bone matrix have the ability to sense deformation and/or damage to the matrix and to feed these mechanical signals back to the adaptive bone remodeling process. When osteoblasts differentiate into osteocytes during the bone formation process, they change their morphology to a stellate form with many slender processes. This characteristic cell shape may underlie the differences in mechanosensitivity between the cell processes and cell body. To elucidate the mechanism of cellular response to mechanical stimulus in osteocytes, we investigated the site-dependent response to quantitatively controlled local mechanical stimulus in single osteocytes isolated from chick embryos, using the technique of calcium imaging. A mechanical stimulus was applied to a single osteocyte using a glass microneedle targeting a microparticle adhered to the cell membrane by modification with a monoclonal antibody OB7.3. Application of the local deformation induced calcium transients in the vicinity of the stimulated point and caused diffusive wave propagation of the calcium transient to the entire intracellular region. The rate of cell response to the stimulus was higher when applied to the cell processes than when applied to the cell body. In addition, a large deformation was necessary at the cell body to induce calcium transients, whereas a relatively small deformation was sufficient at the cell processes, suggesting that the mechanosensitivity of the cell processes was higher than that of the cell body. These results suggest that the cell shape with slender processes contributes to the site-dependent mechanosensitivity in osteocytes.

DOI： 10.1016/j.jbiomech.2009.04.034

PubMed

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Site-Dependence of Mechanosensitivity in Isolated Osteocytes

Y. Aonuma, T. Adachi, M. Tanaka, M. Hojo, T. Takano-Yamamoto, H. Kamioka

13TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOLS 1-3 23 ( 1-3 ) 2000 - + 2009年

記述言語：英語出版者・発行元：SPRINGER

It is proposed that osteocytes embedded in mineralized bone matrix play a role in mechanosensory system during bone remodeling for mechanical adaptation. Various experimental and computer simulation approaches have revealed that the osteocytes sense the mechanical stimulus such as deformation/force and microdamages in bone matrix generated by mechanical loading, and also still have continued discussion. In this study, for interest to morphological character of osteocytes, we investigated site-dependence of mechanosensitivity in the osteocytes through observation of calcium response to applied local deformation. We developed a quantitative method using a microneedle and microparticles to apply local deformation to an isolated chick osteocyte, and analyzed intracellular calcium dynamics to the applied deformation. As the results, the applied local deformation induced calcium response at the vicinity of the stimulated point and caused its diffusive wave propagation to whole intracellular region in a single osteocyte. Furthermore, the large deformation was necessary at the cell body to induce calcium response, while a relatively small deformation was sufficient at the cell process, suggesting that the mechanosensitivity at the cell process was higher than that at the cell body. These results suggest that the cell shape with processes contributes to the mechanism of cellular response to mechanical stimulus in osteocytes, and that the site-dependent mechanosensitivity depends on cell shape in a single osteocyte.

DOI： 10.1007/978-3-540-92841-6_498

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