椎間板組織への神経伸長に関与するマクロファージサブセットの同定

• Project/Area Number: 23K08638
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 宮城 正行 北里大学, 医学部, 講師 (90627556)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 健太郎 北里大学, 医学部, 講師 (50547578)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 腰痛 / マクロファージサブセット / 神経伸長 / 椎間板 / マクロファージ

Outline of Research at the Start

腰痛の生涯罹患率は85％と報告され、超高齢者社会を迎えた我が国における腰痛患者は2,800万人にものぼる。本邦の厚生労働省の報告では腰痛は男性１位、女性２位にランクされる重大な国民愁訴である。多大な医療費がこの腰痛疼痛治療に費やされているのが現状であり、腰痛による経済損失は年間7,000億円と推定されている。従って、腰痛機序の解明と治療法の開発は社会・医療経済的にも重要な意義を持つ。本研究では、感覚ニューロン、マルチオミクス解析、ゲノム編集により作成したノックアウトマウスを駆使してマクロファージを介した神経伸長機構の解明を行う。

Outline of Annual Research Achievements

腰痛の85%は病因を確定できない非特異的腰痛であり、未だ腰痛機序は明らかになっていない。椎間板は本来，洞脊椎神経によって支配される。しかし、通常はその自由神経終末は椎間板表面もしくは外層 1/3（線維輪） までにしか存在しない。申請者は変性椎間板組織では、椎間板内層への神経伸長が生じるとの仮説のもと、マウスモデルを用いた研究を展開した結果、椎間板内層や椎間板ヘルニア内へのCGRPを発現する神経の伸長が多く起こり、腰痛の原因となることを示してきた。本年度は椎間板組織への神経伸長に関与するマクロファージサブセットを同定すべく、検討を行った。腰椎変性疾患に対する椎体間固定術時に椎間板組織を採取した。フローサイトメトリーの結果、CD14強陽性と弱陽性の細胞が存在したため、セルソーターを用いてこれらの細胞を採取した。RNA-Seqによるトランスクリプトーム解析を行った結果、CD14弱陽性細胞は Netrin1, Netrin4などの神経の軸索伸長に関与する遺伝子を高発現していた。これらの因子の末梢神経ニューロンに対する影響を検討するために、iPS由来感覚ニューロンを用いた検討を行った。その結果、Netrin-1, Netrin-4はいずれも神経突起伸長を促進した。近年、 Netrin 1 濃度は変形性顎関節症における疼痛と相関することが示されている。また、老化細胞が産生する Netrin 1は組織への神経線維の侵入に関与することが報告されている。CD14陰性マクロファージが産生するNetrin1は椎間板組織への神経伸長を誘導し、腰痛に関与するかもしれない。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

軸索伸長因子を発現するマクロファージサブセットを同定しており、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

ヒト椎間板組織における軸索伸長因子の発現と疼痛との関連性を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Posterior Spinal Fusion Surgery for Neuromuscular Disease Patients with Severe Scoliosis Whose Cobb Angle Was over 100 Degrees (2023)
  • Author(s): Miyagi M, Saito W, Mimura Y, Nakazawa T, Imura T, Shirasawa E, Uchida K, Ikeda S, Kuroda A, Inoue S, Yokozeki Y, Tanaka Y, Akazawa T, Takaso M, Inoue G.
  • Journal Title: Medicina (Kaunas) Volume: 59 Issue: 6 Pages: 1090-1090
  • DOI: 10.3390/medicina59061090
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Muscle strength rather than appendicular skeletal muscle mass might affect spinal sagittal alignment, low back pain, and health-related quality of life. (2023)
  • Author(s): Tanaka Y, Miyagi M, Inoue G, Hori Y, Inage K, Murata K, Fujimaki H, Kuroda A, Yokozeki Y, Inoue S, Mimura Y, Takahashi S, Ohyama S, Terai H, Hoshino M, Suzuki A, Tsujio T, Toyoda H, Orita S, Eguchi Y, Shiga Y, Furuya T, Maki S, Ikeda S, Shirasawa E, Imura T, Nakazawa T, Uchida K, Ohtori S, Nakamura H, Takaso M.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 13 Issue: 1 Pages: 9894-9894
  • DOI: 10.1038/s41598-023-37125-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 加齢と慢性腰痛 (2023)
  • Author(s): 宮城正行
  • Organizer: 第38回日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] 加齢ラットの髄核組織において Netrin-1の発現が上昇する (2023)
  • Author(s): 黒田 晃義, 内田 健太郎, 宮城 正行, 井上 玄, 井上 翔, 白澤 栄樹, 齋藤 亘, 中澤 俊之, 井村 貴之, 高相 晶士
  • Organizer: 第38回日本整形外科学会基礎学術集会