Control of the pathology of discogenic low back pain by regulating micro-inflammation

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K09609
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 遠藤 健司 東京医科大学, 医学部, 准教授 (90266479)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 謙吾 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (10246316) ; 澤地 恭昇 東京医科大学, 医学部, 講師 (20571152) ; 鈴木 秀和 東京医科大学, 医学部, 兼任講師 (40317871) ; 高松 太一郎 東京医科大学, 医学部, 助教 (90459561)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 椎間板性疼痛 / 炎症 / オートクライン / インターロイキン

Outline of Annual Research Achievements

椎間板性疼痛発症の病態は慢性的な微小炎症状態であり，これにより誘導される細胞外基質分解酵素による椎間板変性と，次いで起こる神経成長因子(NGF)依存的な非生理的神経侵入が同病態形成の分子機構として考えられている．Interleukin (IL)-1αおよびβは，細胞外基質分解酵素およびNGF発現に加え，COX-2や種々の炎症誘導タンパク質発現を促す炎症性サイトカインであり，その生理活性は内因性阻害タンパク質IL-1Raとの量的バランスにより制御される．しかしながらこれら3分子の発現調節機構は不明である．本研究では，椎間板細胞由来IL-1が自身または近傍の椎間板細胞をautocrine様にpositive feedback機構により刺激することで慢性微小炎症状態を形成するといった機序の存在を解明し，さらにその制御を目指し，IL-1の細胞内情報伝達経路であるmitogen-activated protein (MAP) kinaseおよびその脱リン酸化酵素であるdual-specificity phosphatase (DUSP)1に着目し検討することである．最終年度は，ヒト椎間板細胞を用いて外因性に添加したIL-1により誘導されるIL-1α，IL-1βおよびIL-1Raの3分子の発現に対するDUSP1の関与について，siRNA によりDUSP1 knockdown細胞を作成し，その解明を試みることを目的とした．その結果，DUSP1 knockdown細胞において，IL-1により誘導されるIL-1α，IL-1βおよびIL-1Ra発現はいずれも強力に増強されたが，特にIL-1βの発現は他の二つの分子に比べ顕著であった．研究期間全体を通じ，ヒト椎間板性疼痛の慢性炎症に，IL-1βが特にautocrine様に作用し，これがDUSP1により制御されうることが判明した．