変形性顎関節症の発症メカニクスの解明とNFATc阻害剤を用いた新規治療法の確立

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K10383
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 廣瀬 尚人 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (50611935)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷本 幸太郎 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (20322240) ; 矢野下 真 広島大学, 病院(歯), 歯科診療医 (20823199) ; 國松 亮 広島大学, 病院(歯), 講師 (40580915)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 顎関節症

Outline of Annual Research Achievements

本研究は変形性顎関節症による軟骨破壊を防ぐ物質を探索する研究である。我々は以前より顎関節にかかる器械的負荷により軟骨破壊を生じるメカニクスについて検討を行ってきた。機械的刺激はインテグリンーFAKを介して受容されている。このたび我々はカルシニューリンに注目し、それに関与するNFATCを介したメカニクスが軟骨破壊に関与している可能性について検討することとした。
実験１：in vitro実験として、肥大期ATDC5を用いて実験を行っている。軟骨細胞に機械的刺激を付加した場合、その12時間、24時間前に投与したFK506は、50μMの濃度で有意にANGPTL2発現を抑制することが明らかとなった。FK506投与後に、過度な機械的負荷付与後6時間、12時間後で、ANGPTL2, COX2, IL1-β, MMP3,MMP13, Adamts5の遺伝子発現の抑制が確認された。過度な機械的負荷付与により亢進したp-ERK, p-P50, p-Akt, p-P38, p-JNKタンパク発現は、FK506の添加により、抑制されることが明らかとなった。前年度までも同様の結果が出ていたが、本年度にウェスタンブロットの結果の精度向上を図り、良好な結果を得た。軟骨細胞において、過度な機械的刺激によってNFATC1,3,4の発現は有意に亢進し、NFATC2の発現は有意に抑制された。過度な機械的刺激10分後よりNFATc3の脱リン酸化の亢進が認められ、120分まで継続した。トータルNFATc3は過度な機械的刺激開始後120分で亢進が認められた。NFATCのリン酸化は器械的刺激により亢進し、FK506の添加により更に亢進した。FK506はNFATCのリン酸化を引き起こすことでANGPTL2の発現抑制していると考える。
実験2：in vivo実験として、ラットTMJ-OAモデルを使用する。ラット顎関節にFK506もしくはNFATc阻害剤添加し、軟骨保護作用を確認する予定であるが、先行研究として顎関節部皮膚へFK506塗布を行ったものの思わしい結果が得られていないのが現状である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前述したように実験１in vivoに関しては概ね順調に進行している。若干のデータを追加することで論文投稿を検討している。実験２に関してはタクロリムスの顎関節投与に難航していたが、新しい実験モデルを作製したため、今後投与が可能になる可能性が高い。タクロリムス皮膚への塗布は予想通り分子量の大きさにより軟骨までの浸透率が悪く、顎関節炎に対する抗炎症効果が発揮されにくいことが示唆された。継続して検討を続けていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

実験１についてCaNイライザキットを用いて機械的刺激とカルシニューリンの発言との関係性を調査する。その他の検討はほぼ終了している。実験２に関して新しい顎関節症モデルラットを用いてFK506の投与を行い切片により検討する。Fk506を直接顎関節腔内への投与が術式の練習により可能になってきたため、これまでの塗布ではなく投与を行い抗炎症効果を検討したいと考える。

Causes of Carryover

当初予定していた動物実験が次年度へ遅れているため次年度使用額が生じた。モデルラットを新しく設定した。次年度は動物実験を追加し、FK506投与も行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] ANGPTL2 Induces Synovial Inflammation via LILRB2 (2020)
  • Author(s): Sayuri Nishiyama, Naoto Hirose , Makoto Yanoshita , Mami Takano, Naoki Kubo, Yuka Yamauchi, Azusa Onishi, Shota Ito , Shuzo Sakata, Daiki Kita, Yuki Asakawa-Tanne, and Kotaro Tanimoto
  • Journal Title: Inflammation Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10753-020-01406-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protective Effects of Cilengitide on Inflammation in Chondrocytes Under Excessive Mechanical Stress (2020)
  • Author(s): Hirose N., Okamoto Y., Yanoshita M., Asakawa Y., Sumi C., Takano M., Nishiyama S., Su SC., Mitsuyoshi T., Kunimatsu R., Tanne K., Tanimoto K
  • Journal Title: Cell Biology International Volume: 44(4) Pages: 996-974
  • DOI: 10.1002/cbin.11293
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FAK inhibition protects condylar cartilage under excessive mechanical stress (2020)
  • Author(s): Yanoshita M., Hirose N., Sumi C., Takano M., Nishiyama S., Tsuboi E., Onishi A., Yamauchi Y., Asakawa Y., Kunimatsu R., Tanimoto K
  • Journal Title: Oral diseases Volume: 26(8) Pages: 1736-1746
  • DOI: 10.1111/odi.13494
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Orthodontic Treatment Combined with Miniscrew Anchorage for an Angle Class II Division 1 Case with Severe Crowding and TMDs (2020)
  • Author(s): Hirose N., Yanoshita M., Onishi A., Yamauchi Y., Nishiyama Y., Takano M., Tsuboi E., Kubo N., Tanimoto K
  • Journal Title: Dental Research and Oral Health Volume: 3(3) Pages: 129-140, 2020
  • DOI: 10.26502/droh.0027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-frequency near-infrared diode laser irradiation attenuates IL-1β-induced expression of inflammatory cytokines and matrix metalloproteinases in human primary chondrocytes (2020)
  • Author(s): Sakata S., Kunimatsu R., Tsuka Y., Nakatani A., Hiraki T., Gunji H., Hirose N. Yanoshita M., Nurul Aisyah Rizky Putranti., Tanimoto K
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 9(3) Pages: -
  • DOI: 10.3390/jcm9030881
  • Peer Reviewed
• [Presentation] セマフォリン3Aは軟骨において過度な機械的負荷による炎症発現を抑制する (2020)
  • Author(s): 廣瀬尚人, 矢野下真, 高野真実, 西山沙由理, 大西梓, 久保尚毅, 麻川由起, 谷本幸太郎
  • Organizer: 第33回日本顎関節学会学術大会
• [Presentation] 軟骨に対する過度な機械的負荷時のFAK - MAPKsカスケードによる炎症反応メカニズムの解明 (2020)
  • Author(s): 矢野下真, 廣瀬尚人, 高野真実, 西山沙由理, 壷井英里, 大西梓, 山内優佳, 久保尚毅, 麻川由起, 谷本幸太郎
  • Organizer: 第33回日本顎関節学会学術大会
• [Presentation] 広島大学病院矯正歯科における過去5年間の顎関節症に関する統計調査 (2020)
  • Author(s): 大西梓, 廣瀬尚人, 麻川由起, 粟田哲也, 矢野下真, 高野真実, 山内優佳, 西山沙由理, 壷井英里,久保尚毅,谷本幸太郎
  • Organizer: 第33回日本顎関節学会学術大会
• [Presentation] Oral and maxillofacial features of 3 rare congenital diseases uncovered by the Japanese National Health Insurance (2020)
  • Author(s): Onishi A, Hirose N, Yamauchi Y, Yanoshita M, Takano M, Nishiyama S, Kagawa H, Tsuboi E, Kubo N, Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress (Japan)
• [Presentation] LILRB2 は滑膜細胞において ANGPTL2 により誘導された炎症を制御する (2020)
  • Author(s): 西山沙由理，廣 瀬尚人，矢野下真，高野真実，壷井英里，久保尚毅，大西梓，山内優佳，谷本幸太郎
  • Organizer: 第 33 回日本顎関節学会学術大会（京都）
• [Presentation] An open bite case with temporomandibular disorders caused by a car accident ; a case report (2020)
  • Author(s): Hirose N., Yanoshita M., Onishi A., Yamauchi Y., Nishiyama S., Takano M., Tsuboi E., Kubo N., Tanimoto K.
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society
• [Presentation] Familial cases with Hyper-IgE syndrome, Oral/maxillofacial features and Orthodontic treatment plan (2020)
  • Author(s): Yanoshita M., Hirose N., Takano M., Onishi A., Yamauchi Y., Nishiyama S., Kagawa H., Tsuboi E., Kubo N., Asakawa Y., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society (Yokohama)
• [Presentation] A case of surgical orthodontic treatment for a patient with osteogenesis imperfecta (2020)
  • Author(s): Takano M., Asakawa Y., Hirose N., Tsuboi E., Nakatani A., Kunimatsu R., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society (Yokohama)
• [Presentation] Role of Semaphorin3A in endochondral ossification of mandibular condyle (2020)
  • Author(s): Tsuboi E., Asakawa Y., Hirose N., Yanoshita M., Takano M., Nishiyama S., Kubo N., Onishi A., Yamauchi Y., Tanimoto K
  • Organizer: The 9th International Orthodontic Congress, The 12th Asian Pacific Orthodontic Congress, The 79th Annual Meeting of the Japanese Orthodontic Society (Yokohama)
• [Presentation] 顎関節症に対する矯正歯科の役割～臨床・研究の両面から～ (2020)
  • Author(s): 廣瀬尚人
  • Organizer: 第 33 回日本顎関 節学会学術大会（京都）