廃用性関節拘縮におけるRA系の役割：高齢者ADL維持への新戦略

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07485
• Research Institution: Morinomiya University of Medical Sciences
• Principal Investigator: 川畑 浩久 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (30454680)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 元邦 森ノ宮医療大学, 保健医療学部, 教授 (00346214)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 関節拘縮 / レニン・アンギオテンシン系 / アンギオテンシンII / 滑膜組織 / HIF-1α / NF-kB

Outline of Annual Research Achievements

高齢者における廃用性関節拘縮の病態解明及び新たな予防アプローチの開発は、ADLの低下した高齢者のQOL維持のために重要な課題であるが、その分子メカニズムは未だ不明である。近年代表者らは、血圧調節機構の中心的メカニズムであるレニン-アンギオテンシン系（以下RA系）が軟骨細胞の増殖分化を調節することを見いだし、関節疾患と高血圧の新たなリンケージを示唆した。一方で不動性関節拘縮の病態進展に転写因子HIF1-α活性が強く関与していることも示したが、RA系/ HIF1-α活性の相関を含め、未だその全貌を解明するに至っていない。そこで本研究ではこれまでの検討をさらに進め、RA系を軸とした関節拘縮進展分子メカニズムにおけるHIF1-αあるいはNF-kBなど他因子の役割を模索し、同時にRA系阻害剤の関節拘縮進展阻害の可能性を明らかにすることを目的とし検討を行った。
一昨年度までに、生体内の正常滑膜組織でのRA系の存在を検討するために、関節不動化モデルを作成し、滑膜組織でのAngiotensin II受容体（以下AT1R）の発現状況について組織学的検討を行い、不動化2週後の肥厚した滑膜組織では広い範囲にAT1R陽性細胞が分布しており、AT1Rの遺伝子発現も不動化1週後には有意に上昇していることを確認した。また関節不動化モデルにAngiotensin II（以下Ang II）を投与し、非投与群に比べ1週後より徐々に関節可動域（以下ROM）が制限され、2週後には著しく制限され、Ang II受容体拮抗薬であるolmesartanの投与によりROM制限の程度は軽減することも確認した。本結果から、Ang IIは関節拘縮による滑膜組織の線維化に強く関与していることが示唆され、関節拘縮の病態進展においてRA系シグナルを抑制することが重要であることが示唆された。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

現在までにマウス関節不動化モデルにおいて、Ang IIの持続投与によりROMが著しく制限されるが、Ang II受容体拮抗薬（olmesartan）の投与によりROM制限の程度が軽減することなどが明らかとなった。また組織学的検討により、関節拘縮の際にみられる滑膜組織の線維化の程度も軽減していた。さらに現在線維化関連分子の遺伝子発現などの定量的な解析を実施してきた。
しかしながら2020年度はコロナ禍により、動物実験施設および研究施設の使用が著しく制限されたことや、大学業務が増大したことなどにより、実験自体を十分に行うことができなかった。以上のことから本研究の今年度の進捗は大幅遅れている。

Strategy for Future Research Activity

これまでAng IIの持続投与によるROM制限、RA系の阻害によるROM制限の軽減などについては検討したものの、Ang IIによるHIF1-αやNF-kBの発現誘導や転写活性についての検討には至っていない。しかしながら関節拘縮の病態進展におけるAng II-AT1Rシグナルの役割を解明することが、本研究の最も重要な目的であることから、今後はこれについての検討を中心として研究を進めていく必要がある。
したがって今後in vivoにおいては、Ang II持続投与によるHIF1-αやNF-kBの転写活性や、線維化関連分子(CTGF、VEGF)や炎症性サイトカイン（IL-6、IL-1β、TNF-α）の発現状況について経時的に検証していくために、リアルタイムPCR法ならびにbinding assay法による解析準備を進めている。またあわせて形態学的変化についても検討するため、組織切片作成や各種染色（HE染色、Sirius red染色、免疫組織化学的染色）、画像解析を行うための準備も整えている。あわせて培養滑膜細胞をもちいて、Ang II-AT1RシグナルがHIF1-α/NF-kBを介して直接線維化関連分子(CTGF、VEGF)や炎症性サイトカイン（IL-6、IL-1β、TNF-α）の発現を誘導する分子メカニズムについての解析を行うため、滑膜細胞の適切な培養方法を確立するための準備を進めていく。
なお2021年度はコロナ禍においても、2020年度より施設、設備の使用制限が緩和される見込みであり、状況に応じて研究を遂行していく予定である。

Causes of Carryover

今年度の研究が大幅に遅れていることにより、予定していた価格との差額が生じた。次年度繰越分については、概ね実験動物や試薬の購入費用として使用する予定である。