• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Investigation of the pathophysiology of knee osteoarthritis with an emphasis on PGE2 / NGF / MMP production mechanism by mechanical stimulation

Research Project

Project/Area Number 19H03782
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Nakata Ken  大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00283747)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 前 達雄  大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (10569734)
金本 隆司  大阪大学, 医学系研究科, 講師 (20512049)
辻井 聡  大阪大学, 医学系研究科, 助教 (70898014)
下村 和範  大阪大学, 医学系研究科, 招へい教員 (40755998)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywords変形性関節症 / メカニカルストレス(力学刺激) / 炎症性サイトカイン / 組織変性 / 網羅的遺伝子解析 / 力学刺激 / 網羅的遺伝子発現解析 / メカニカルストレス・力学刺激 / 炎症 / 基質分解 / 疼痛関連因子 / インテグリン / マトリックスメタロプロテアーゼ / 関節症 / 繰り返し圧縮刺激 / コラーゲン
Outline of Research at the Start

我々は、独自開発した実験系(コラーゲンスポンジ培養担体と力学刺激装置)を用いて、ヒト培養滑膜・軟骨細胞の三次元力学刺激培養が、PGE2などの炎症メディエーター、マトリックス分解酵素(MMP)の産生を促進すること、さらには疼痛関連分子(NGF、Tac1)の遺伝子発現を促進することを見出した。その際、関節炎の病態で重要と考えられているIL-1βやTNFα経路の関与が少ないことから、メカニカルストレスが関節の恒常性及び変性に関与する未知の新たな機構が存在すると考えている。前述の実験系で、PGE2/NGF/MMP産生を指標として用いて、メカニカルストレスが関節症の病態に関与する機構の解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We have made several new findings on the involvement of mechanical stress (mechanical stimuli) in the pathogenesis of osteoarthritis (OA). First, we found that the use of atelocollagen gels for three-dimensional culture of articular cartilage-derived cells altered gene expression and cell behavior. Mechanical stress on human articular chondrocytes in three-dimensional culture promoted gene expression of inflammatory mediators, matrix-degrading enzymes, and pain-related molecules, and gene expression of some OA-related factors was shown to be synergistically promoted by inflammatory cytokine stimulation and mechanical stress. We devised a novel method for quantifying tissue degeneration in joints, and gained insight into the relationship between tissue degeneration and gene expression and inflammatory cytokine secretion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

メカニカルストレス(力学刺激)は、変形性関節症(OA)発症・進行の重要な要素とされるが、未知な点も多い。本研究課題の研究成果の意義としては、ヒト関節軟骨細胞がメカニカルストレスを受けた場合に活性化または抑制される複数の分子経路が抽出されたことが上げられる。診断または治療のためのターゲットを選定するための活用が期待される。また、組織変性と外的刺激への反応の関係が明確に示されたことは、変性疾患の病態解明のための新たな視点を提供することになると認識している。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 運動器のバイオメカニクス―Cutting Edge 2021:新しい解析手法と知見2021

    • Author(s)
      金本隆司、辻井聡、前達雄、中田 研
    • Journal Title

      整形・災害外科

      Volume: 64 Pages: 651-658

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Integrin α2β1 plays an important role in the interaction between human articular cartilage-derived chondrocytes and atelocollagen gel2021

    • Author(s)
      Takashi Kanamoto, Minami Hikida, Seira Sato, Shohei Oyama, Yoshihito Tachi, Sanae Kuroda, Takeo Mazuka, Kosuke Ebina, Tsuyoshi Nakai, Ken Nakata
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11(1) Issue: 1 Pages: 1757-1757

    • DOI

      10.1038/s41598-021-81378-2

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Significance and definition of early knee osteoarthritis2020

    • Author(s)
      Kanamoto Takashi、Mae Tatsuo、Yokoyama Teruki、Tanaka Hiroyuki、Ebina Kosuke、Nakata Ken
    • Journal Title

      Annals of Joint

      Volume: 5 Pages: 4-4

    • DOI

      10.21037/aoj.2019.09.02

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 三次元培養下のヒト関節軟骨由来細胞における力学刺激と炎症性サイトカイン刺激の関係の検討2021

    • Author(s)
      疋田 光波, 金本 隆司, 施 ブン, 大谷 俊哉, 宮崎 亮, 尾山 翔平, 佐藤 世羅, 中田 研
    • Organizer
      第36回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 関節軟骨の超音波グレースケール画像は、病理組織像を反映する2021

    • Author(s)
      金本 隆司, 佐藤 世羅, 施, 宮崎 亮, 藤本 清満, 中田 研
    • Organizer
      第32回日本整形外科超音波学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 半月板の組織学的変性による生物学的性状の変化の検討2021

    • Author(s)
      大谷俊哉、金本隆司、疋田光波、尾山翔平、施ブン、宮崎亮、辻井聡、佐藤世羅、中田研
    • Organizer
      第34回日本軟骨代謝学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト膝関節軟骨エコー所見の生物学意義の検討2021

    • Author(s)
      施ブン、金本隆司、疋田光波、尾山翔平、宮崎亮、大谷俊哉、中田研
    • Organizer
      第34回日本軟骨代謝学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 関節軟骨由来細胞の三次元培養において、コラーゲンゲルの存在は細胞増殖・MMP産生・力学刺激への反応に影響する2021

    • Author(s)
      金本 隆司, 中田 研
    • Organizer
      第33回日本軟骨代謝学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 関節軟骨へのメカニカルストレスは、炎症メディエーターおよび疼痛関連因子の産生に関与する2019

    • Author(s)
      金本 隆司, 疋田 光波, 佐藤 世羅, 中田 研
    • Organizer
      日本整形外科学会基礎学術集会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Collagen-based Three-dimensional Culture Environment Regulated Human Articular Chondrocyte Morphology, Proliferation And Responses To Mechanical Stimulation2019

    • Author(s)
      Takashi Kanamoto; Minami Hikida; Ken Nakata
    • Organizer
      Orthopaedic Research Society
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メカニカルストレスはヒト関節軟骨細胞において疼痛関連因子の発現を上昇させる2019

    • Author(s)
      疋田 光波, 金本 隆司, 中野 宏祐, 中田 研, 中嶋 正博
    • Organizer
      日本顎関節学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] コラーゲンゲルが三次元培養細胞に与える影響の検討2019

    • Author(s)
      金本 隆司, 中田 研
    • Organizer
      日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi