椎間板変性の機序解明とその治療法開発に関する基礎的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15591601
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 千葉 一裕 慶應義塾大学, 医学部, 講師 (80179952)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三尾 太 慶應義塾大学, 医学部, 助手 ; 高石 官成 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (60236180)
• Keywords: 椎間板 / 髄核 / 線維輪 / 変性 / 組織培養 / 細胞外基質 / プロテオグリカン / コラーゲン

Research Abstract

昨年度までの実験によって得られた多糖重合体アルジネートを用いた培養実験結果を基に、生体内での脊索細胞の分子生物学的特長の解明を目的として,(1)4週令および160週令の日本白色家兎椎間板におけるTIMP-3の免疫染色.(2)半定量的RT-PCRを用いて,4週令および160週令の家兎椎間板脊索性髄核におけるTGF-β1およびTIMP-3のmRNA発現,(3)TGF-β1およびIL-1を各濃度(0,0.1,1,10ng/ml)存在下に髄核を24時間器官培養した後のTIMP-3 mRNAの発現,(4)TIMP-3各濃度(0,0.5,5,50nM)存在下に髄核を24時間器官培養した後のtype II CollagenおよびAggrecan mRNAの発現について検討を行なったところ,(1)TIMP-3の免疫染色では4週令の髄核と線維輪の両方に陽性細胞を認めたが160週令では認めなかった.(2)160週令の髄核では4週令と比較し,TGF-β1およびTIMP-3のmRNAの発現が統計学的に有意に低下していた.(3)TGF-β1は濃度依存性にTIMP-3 mRNAの発現を増加したがIL-1は明らかな影響を与えなかった.(4)TIMP-3(50nM)はtype II collagenおよびAggrecanのmRNAの発現を統計学的に有意に増加させることが判明した。以上のことから,TIMP-3は他のTIMPと性質が異なり,細胞外基質への結合親和性が高いこと,またADAMTS4,5やADAM17のinhibitorであることが報告されている.加齢に伴いTGF-β1とTIMP-3の発現は共に低下しており,さらにin vitroでTIMP-3の発現はTGF-β1で濃度依存性にupregulateされることから,in vivoでの加齢性変化における脊索性髄核のTIMP-3の発現低下の一因としてTGF-β1の低下が考えられた.また,TIMP-3は基質分解の抑制のみならず合成維持にも影響し,脊索性髄核でのこれらの因子の発現低下が椎間板変性の引きがねとなる可能性が示唆された.これらの研究成果の一部は第49回米国整形外科基礎学会(Orthopaedic Research Society),第30回国際腰椎学会(International Society for the Study of the Lumbar Spine)、第18回北米脊椎外科学会(North American Spine Society),第18回日本整形外科学会基礎学術集会などにおいて発表した.

Research Products

• [Publications] 千葉 一裕, 他: "椎間板細胞による細胞外基質代謝とその調節因子の生物学的,分子生物学的解析"日本整形外科学会雑誌. 77巻・8号. S923 (2003)
• [Publications] Chiba K: "Extracellular matrix metabolism and its regulatory factors of Intervertebral disc cells cultured in vitro"Proceedings of the Seventh Seminar of the Study Group for Nerve and Spine. 10-11 (2003)
• [Publications] 今林 英明, 千葉 一裕, 他: "脱分化軟骨細胞の再分化におけるcDNA profilingの作成"日本軟骨代謝学会誌. 16. 67 (2003)
• [Publications] Tsuji T, Chiba K, et al.: "Age-Related Changes in mRNA Expression of Various Regulatory Factors in Rabbit Intervertebral Disc"International Society for the Study of Lumbar Spine Scientific Program. 30. 16 (2003)
• [Publications] Tsuji T, Chiba K, et al.: "The expression of tissue inhibitors of metalloproteinase mRNA in rabbit intervertebral disc"The Spine Journal. Volume3・number5s. 100s-101s (2003)
• [Publications] 辻 崇, 千葉 一裕, 他: "家兎椎間板のTIMP-3発現における加齢性変化"日本軟骨代謝学会誌. 17. 134-135 (2004)