Investigation of the pathophysiology of knee osteoarthritis with an emphasis on PGE2 / NGF / MMP production mechanism by mechanical stimulation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03782
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nakata Ken 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00283747)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前 達雄 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (10569734) ; 金本 隆司 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (20512049) ; 辻井 聡 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (70898014) ; 下村 和範 大阪大学, 医学系研究科, 招へい教員 (40755998)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 変形性関節症 / メカニカルストレス（力学刺激） / 炎症性サイトカイン / 組織変性 / 網羅的遺伝子解析

Outline of Final Research Achievements

We have made several new findings on the involvement of mechanical stress (mechanical stimuli) in the pathogenesis of osteoarthritis (OA). First, we found that the use of atelocollagen gels for three-dimensional culture of articular cartilage-derived cells altered gene expression and cell behavior. Mechanical stress on human articular chondrocytes in three-dimensional culture promoted gene expression of inflammatory mediators, matrix-degrading enzymes, and pain-related molecules, and gene expression of some OA-related factors was shown to be synergistically promoted by inflammatory cytokine stimulation and mechanical stress. We devised a novel method for quantifying tissue degeneration in joints, and gained insight into the relationship between tissue degeneration and gene expression and inflammatory cytokine secretion.

Free Research Field

スポーツ医学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

メカニカルストレス（力学刺激）は、変形性関節症（OA）発症・進行の重要な要素とされるが、未知な点も多い。本研究課題の研究成果の意義としては、ヒト関節軟骨細胞がメカニカルストレスを受けた場合に活性化または抑制される複数の分子経路が抽出されたことが上げられる。診断または治療のためのターゲットを選定するための活用が期待される。また、組織変性と外的刺激への反応の関係が明確に示されたことは、変性疾患の病態解明のための新たな視点を提供することになると認識している。