2019 Fiscal Year Research-status Report
軟骨細胞における代謝リプログラミングのメカニズムと役割の解明
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18K16678
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
寺部 健哉 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (10816870)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 軟骨代謝 / 代謝リプログラミング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、関節軟骨細胞の変性におけるmetabolic reprogramming (glycolysisの亢進)の意義と代謝経路の機能解析を行い、炎症下における嫌気性解糖（glycolysis）の亢進の抑制をもたらす薬剤の検討、更には新たな変形性関節症発生抑制の可能性を探っている 。
昨年度までにglycolysis阻害剤である2-deoxyglucose(2-DG)が持つ軟骨保護作用のメカニズムとしてAMPKの挙動を確認したところ軟骨細胞にIL-1βで刺激すると活性型AMPKは低下し、２DGはこれを維持した。これに伴いAMPKを活性化するAICARを用いて検討した。牛関節軟骨細胞をIL-1βで刺激するとglycolysisが亢進するがAICARはこれを抑制することを認めた。同時にサフラニンO染色でIL-1β刺激による染色性の低下をAICARは維持することが明らかとなり2-DGと同様に軟骨保護作用を認めた。また2-DGと同様にglycolysisを阻害するガラクトースについて検討した。ガラクトースは多くの食物に含まれている単糖で、体内に入るとLeloir経路を経て解糖系に合流し、ATPを産生する。しかし代謝速度が非常に遅く、Glycolysisだけでは細胞エネルギー需要を満たせず、代償的にTCA cycleを亢進させglycolysisを阻害するとされている。ガラクトースをglycolysis阻害剤として上記と同様の検討を施行し、抗炎症作用があることを確認した。上記はいずれも炎症下のglycolysis亢進を阻害し、AMPKの低下を抑制して抗炎症作用を発揮し、最終的に軟骨保護作用を有するメカニズムに矛盾はない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在までにin vitro実験については概ね予定通りに進んでいる。特にglycolysis阻害することによる抗炎症効果とそれに伴う軟骨保護作用についてはAICAR、ガラクトースを使用して確認できており当初の仮説と矛盾ない結果が得られている。一方でin vivo実験について現在進めているが明確な結果を現在までに得ることはできていない。マウスモデルの作成は完成しているが2-DGの投与方法の確立に時間を要しており今後も継続して研究を進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに上記検討を行ってきたことより、来年度はin vitro、in vivoの各々の研究を進める予定である。In vitroとして2-DGより選択性の高いglycolysis阻害剤としてPDK-1阻害剤であるdichloroacetic acid (DCA)を使用してその効果をOA軟骨細胞モデルで検討することである。また上記AICAR、ガラクトースの効果発現メカニズムの検討として質量分析を用いた代謝産物を網羅的に測定する方法を計画している。これにより代謝を同時に多数検討することが可能となり、glycolysis阻害により他の代謝に与える影響を検討することが可能となる。ずれにおいてもこれまでの検討の延長上に進行していく。またin vivoとして変形性関節症モデルマウスを作成してglycolysis阻害剤である2DGやDCAについて検討を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度までに研究を継続してきたが、in vivoの実験が不十分であり、今後の継続が必要なため次年度使用額が生じている。今後in vivoの研究を進めるために変形性関節症モデルマウスを作成してglycolysis阻害剤である2DGやDCAについて検討を進めていく予定である。
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