2020 Fiscal Year Research-status Report
変形性膝関節症滑膜でのヒアルロン酸分解酵素発現と関節液中ヒアルロン酸分解解析
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20K18075
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
塩澤 淳 順天堂大学, 医学部, 非常勤助手 (30868857)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | HYBID（KIAA1199/CEMIP） / TMEM2 / 変形性膝関節症 / ヒアルロン酸代謝 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
変形性膝関節症（膝OA）においては、関節軟骨細胞外マトリックス分解が必須であり、ヒアルロン酸―アグリカンネットワークの分解は関節軟骨破壊早期の重要なプロセスである。また、関節液中ヒアルロン酸低分子化は、関節液の粘弾性低下や炎症促進作用により間接的に関節軟骨破壊に関わっている。本研究では、ヒアルロン酸分解に焦点を当ててOA関節軟骨破壊機構を研究することを目的としている。本年度は、OA滑膜組織におけるヒアルロン酸分解酵素HYBID（HYaluronan Binding protein Involved in hyaluronan Depolymerization/KIAA1199/CEMIP）とTMEM2（Transmembrane protein2）の発現と関節液中ヒアルロン酸分解との関係について検討した。その結果、OA滑膜組織でのHYBID発現は、正常滑膜に比べて有意に亢進していたが、TMEM2発現はむしろ低下していた。HYBIDはOA滑膜表層細胞層の線維芽細胞様B型細胞と下層の線維芽細胞に局在していた。OA関節液中ヒアルロン酸濃度と分子量および血清ヒアルロン酸濃度とHYBIDとTMEM2発現レベルとの関係を調べたところ、HYBID mRNA発現レベルは関節液中ヒアルロン酸低分子化率と正の相関を示したが、TMEM2とは相関しなかった。培養OA滑膜線維芽細胞を多種類のサイトカインや増殖因子で刺激したところ、TMEM2発現にはほとんど変化がないのに対し、HYBIDはIL-6で顕著に発現亢進した。また、IL-6はOA滑膜線維芽細胞とマクロファージで産生されていた。以上の結果より、OA滑膜組織ではIL-6で刺激された滑膜線維芽細胞がHYBIDを発現亢進し、関節液中のヒアルロン酸低分子化を通して関節軟骨破壊に関わることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請した研究課題のうち、本年度は、ヒアルロン酸分解酵素HYBIDとTMEM2の膝OA滑膜組織における発現と関節液中ヒアルロン酸分解について検討し、OA滑膜組織ではIL-6刺激によるHYBID過剰発現により、関節液中ヒアルロン酸が低分子化することを実証して論文発表した（Am J Pathol 190:1046-1058, 2020）。現在、HYBIDとTMEM2の膝OA関節軟骨組機における発現調節機構に関して実験を進めており、HYBIDの発現レベルは正常軟骨に比べて有意に亢進しており、IL-6が重要な発現刺激因子であるとのデータを得ており、今年度中に論文投稿予定である。以上より、当研究課題は順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、膝OAにおける病態解析、特に早期OAの病態に深く関わると推定されるヒアルロン酸分解に注目して研究を進めている。ヒアルロン酸分解については我々の研究チームが発見した新規ヒアルロン酸分解酵素HYBID分子が中心的役割を果たしているが、HYBID類似分子TMEM2も正常マウス組織においてヒアルロン酸分解に関わる可能性が報告され、両遺伝子の膝OA関節軟骨組織での機能を明らかにすることが重要な研究課題となっている。本年度は、膝OA滑膜組織におけるHYBID発現が関節液中ヒアルロン酸低分子化に関わることを明らかにしたので、現在は膝OA関節軟骨組織におけるHYBIDとTMEM2の機能的役割を明らかにすべく解析を進めている。これまでの予備実験では、膝OA関節軟骨組織でのHYBID発現レベルは正常軟骨に比べて有意に亢進していたが、TMEM2発現に変化はみられなかった。また、関節軟骨細胞で両遺伝子発現をsiRNAによりノックダウンしてヒアルロン酸分解活性を解析したところ、OA関節軟骨細胞でのヒアルロン酸分解活性はHYBIDノックダウンで消失したが、TMEM2のノックダウンでは変化はなかった。培養OA関節軟骨細胞を種々のサイトカインや増殖因子で刺激し、これら分子の発現変化を定量PCRとイムノブロット法で検討したところ、TMEM2の発現は恒常的であったが、OA滑膜線維芽細胞と同様にOA関節軟骨細胞においてもIL-6刺激でHYBID発現とヒアルロン酸分解活性は亢進することを明らかにしている。OA関節軟骨細胞をTNF-αやIL-1αで刺激すると、IL-6産生量は著しく増加することが報告されており、今後はOA関節軟骨細胞でのHYBID発現サイトカインネットワークについて詳細に検討し、論文化する予定である。
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| Causes of Carryover |
予定していたOA関節軟骨細胞の刺激実験に使用するサイトカインの購入費が少なく済み、また、新型コロナ感染症蔓延に伴い参加予定の学会がWeb開催となり旅費が不要であったため。本年度はその予算を用いて、投稿予定の論文投稿費及び学会での旅費に支出する予定である。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Implication ocf HYBID (Jyaluronan-Binding Protein Involved in Hyaluronan Depolymerization) in Hyaluronan degradation by Synovial Fibroblasts in Patients with Knee Osteoarthritis2020
Author(s)
Jun Shiozawa, Susana de Vega, Mehmet Z. Cilek, Chiho Yoshinaga, Tomomi Nakamura, Shinya Kasamatsu, Hiroyuki Yoshida, Haruka Kaneko, Muneaki Ishijima, Kazuo kaneko, and Yasunori Okada
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Journal Title
The American Journal of Pathology
Volume: 190
Pages: 1046-1058
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] 変形性膝関節症滑膜組織でのIL-6を介したHYBID過剰発現は関節液中ヒアルロン酸低分子化に関わる2020
Author(s)
塩澤淳, Susana de Vega, Mehmet Z. Cilek, 良永知穂, 中村智美, 笠松慎也, 吉田浩之, 石島旨章, 金子晴香, 金子和夫, 岡田保典
Organizer
第12回日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会
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[Presentation] 変形性膝関節症滑膜組織でのHYBID過剰発現は関節液中ヒアルロン酸 (HA) 分解に関わる2020
Author(s)
塩澤淳, Susana de Vega, Mehmet Z. Cilek, 良永知穂, 中村智美, 笠松慎也, 吉田浩之, 石島旨章, 金子晴香, 金子和夫, 岡田保典
Organizer
第109回日本病理学会総会
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