Elucidate the molecular mechanism of pain suppression and cartilage protection by mesenchymal stem cells in a rabbit arthritis model

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K09513
• Research Institution: Kanazawa Medical University
• Principal Investigator: 市堰 徹 金沢医科大学, 医学部, 教授 (30307631)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島崎 都 金沢医科大学, 医学部, 講師 (00440511) ; 上田 善道 金沢医科大学, 医学部, 教授 (50271375) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 骨髄間葉系幹細胞 / ホーミング / 軟骨損傷 / モノヨード酢酸 / CXCL12/CXCR4

Outline of Annual Research Achievements

ホーミングに関与する因子として報告されているケモカインおよびレセプターであるC-X-C motif chemokine ligand 12 (CXCL12)およびC-X-C chemokine receptor type 4 (CXCR4)について検討した。まずホーミングにこれらの因子が関与していることを確認するために、家兎の骨格筋に損傷を引き起こし全身投与した骨髄間葉系幹細胞（BM-MSC）がホーミングすることを確認した。骨格筋損傷周囲におけるCXCL12が発現しており、ホーミングしたBM-MSCはCXCL12周囲に移動していることが確認できた。また、ホーミングしたBM-MSCにおいてCXCR4が発現していることが確認できた。したがって、BM-MSCの全身投与後のホーミングにCXCL12/CXCR4　axisが関与していることが示唆された。これらのことを踏まえて、モノヨード酢酸（ＭＩＡ）を2㎎関節内に投与する軟骨損傷モデルで修復・予防効果および疼痛抑制効果について検討を加えた。骨格筋組織と同様に損傷した軟骨組織にCXCL12の発現が認められた。局所投与及び経静脈投与でも同様に軟骨組織へのBM-MSCのMigrationを認めていることが確認でき、同機序でのホーミングが期待できる結果となった。ＢＭーＭＳＣから発現していると考えられる軟骨保護因子であるTNF－α induced protein 6 (ＴＳＧ６)の発現を多数認めることを確認した。疼痛関連に関しいては脊髄後角におけるCalcitonin gene related peptide (CGRP)の抑制が確認できたことからBM-MSCの投与による疼痛抑制が示された。