ヒト軟骨細胞のメカニカルストレスに関連した細胞内情報伝達機構-ストレスの多寡と細胞内情報伝達転換機構-

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10470415
• Research Institution: OKAYAMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 窪木 拓男 岡山大学, 歯学部・附属病院, 講師 (00225195)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 高子 岡山大学, 歯学部, 助手 (00228488) ; 滝川 正春 岡山大学, 歯学部, 教授 (20112063)
• Keywords: 軟骨細胞 / 軟骨破壊因子 / 周期的機械的負荷 / マトリックスメタロプロテナーゼ / インターロイキン-1 / プロテオグリカン

Research Abstract

本研究では,負荷と軟骨破壊の関係,さらにはその機序を明らかにすることを目的として,周期的な伸展負荷が軟骨細胞の増殖,基質合成,軟骨破壊因子の発現におよぼす影響について検討し,以下の知見が得られた。
1.DNA,タンパク質およびコラーゲン合成に対する影響
15kPaおよび5kPaのどちらの負荷でもDNA合成能,タンパク合成能およびコラーゲン合成能は高頻度のストレスによって有意に低下した。
2.プロテオグリカンの蓄積と合成に対する影響
ウロン酸量はどちらの負荷でも高頻度のストレスによって有意に減少した。また,15kPaの高頻度のストレスを加えると,プロテオグリカン合成は経時的に減少したのに対し,低頻度のストレスでは,負荷後初期にプロテオグリカン合成がわずかに減少したがその後はほとんど変化しなかった。さらに,15kPaの高頻度のストレスにおいて培養上清中にMMPインヒビターを添加すると,ストレス負荷後のプロテオグリカンの減少が抑制された。
3.軟骨破壊因子の遺伝子発現におよぼす影響
IL-1,MMP-2 mRNAについては,どちらの負荷群においても負荷後早期に一時的な増加が認められた後,24時間以内には元のレベルにまで戻った。これに対し,MMP-9 mRNAの発現は,15kPa負荷群では24時間まで増加し続けた。
4.ゼラチナーゼ分泌に対する影響
5kPa負荷群ではMMP-2,MMP-9の産生はともにストレスの影響をほとんど受けなかったが,15kPa負荷群では潜在型および活性型MMP-9さらには潜在型MMP-2の産生が,ストレス負荷後24時間で対照群と比較して明らかに増加した。
5.NO産生におよぼす影響
高頻度の条件で負荷を加えた場合,NO産生は負荷後48時間以降対照群と比較すると有意に上昇した。

Research Products

• [Publications] M. Kanyama, S. Kojima, T. Fujisawa, T. Kuboki, H. Yatani and A. Yamashita: "MMPs and TIMPs in synovial fluids of TMJ osteoarthritis patients"J. Den.t Res.. 77. 1004 (1998)
• [Publications] T. Fujisawa, T. Hattori, T. Kuboki, A. Yamashita and M. Takigawa: "Effect of cyclic mechanical stress on chondrocyte metabolism"J. Den.t Res.. 77. 1004 (1998)
• [Publications] T. Fujisawa, T. Hattori, K. Takahashi, T. Kuboki and M. Takigawa: "Cyclic mechanical stress induces extracellular matrix degradation in cultured chondrocytes via gene expression of matrix metalloprotcinases and interleukin-1"J. Biochem.. 125. 966-975 (1999)
• [Publications] T. Kuboki, T. Hattori, T. Mizushima, M. Kanyama, T. Fujisawa, A. Yamashita and M. Takizawa: "Ditection specific antibodies against human cultured chondrosarcoma (HCS-2/8) and osteosarcoma (Saos-2) cells in the serum of patients with osteoarthritis of temporo-mandibular joint"Arch. Oral Biol.. 44. 403-414 (1999)
• [Publications] T. Kuboki, T. Nakanishi, M. Kanyama, W. Sonoyama, T. Fujisawa, K. Kobayashi, T. Ikeda, T. Kubo, A. Yamashita and M. Takigawa: "Direct adenovirus - mediated gene delivery to the temporo-mandibular joint in guinea pigs"Arch. Oral Biol.. 44. 701-709 (1999)
• [Publications] M. Kanyama, T. Kuboki, S. Kojima, T. Fujisawa, T. Hattori, M. Takigawa, A. Yamashita: "Matrix metalloproteinases and tissue Inhibitors of metalloproteinases in synovial fluids of temporomandibular joint osteoarthritis patients"J Orofac Pain. (in press). (2000)