Novel regulatory mechanism of cartilage calcification via linkage between AGEs and CCN2 in endochondral ossification

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17136
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 村瀬 友里香 岡山大学, 大学病院, 医員 (70803708)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: CCN2 / AGEs / 軟骨 / 石灰化 / 内軟骨性骨化

Outline of Annual Research Achievements

内軟骨性骨化過程の“軟骨基質の石灰化”には未開拓の制御メカニズムが残されている。本研究では、軟骨におけるAGEsとCCN2の制御連関を解析し、内軟骨性骨化過程の“軟骨基質の石灰化”の新たな制御メカニズムを解明することを目的としている。
本年度の計画は、内軟骨性骨化過程におけるAGEsレベルの変動を調べること、軟骨においてAGEsがCCN2の発現・産生に及ぼす影響を調べることであった。
マウス軟骨前駆細胞株ATDC5の軟骨分化誘導培養系において、CCN2とAGEsの受容体receptor for AGEs (RAGE)の発現パターンを比較したところ、CCN2とRAGEは同時期に上昇したが、分化の進行とともに上昇し続けるCCN2と異なり、RAGEは一過性の上昇を示した。この結果は、CCN2とRAGEが、内軟骨性骨化過程の肥大軟骨細胞に発現するという過去の報告を支持する。今後は、CCN2とRAGEの発現パターンの違いについても追究する予定である。
ヒト軟骨細胞様細胞株HCS-2/8を高濃度グルコース培地で培養すると、CCN2の発現が亢進した（今後、再現性を確認予定）。また、ラット軟骨細胞様細胞株RCSにおいて、AGEsの生成を加速する酸化ストレスを与えるため、低濃度または高濃度の過酸化水素を添加して数時間培養し、培地交換後24時間でCCN2の発現を評価すると、低濃度過酸化水素添加群では亢進し、高濃度過酸化水素添加群では低下した。以上より、軟骨細胞においてAGEsがCCN2の発現を調節する可能性が推察される。今後は、CCN2の発現が亢進または低下する条件においてAGEsレベルを評価するとともに、RAGEとの関連についても検証する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、①内軟骨性骨化過程におけるAGEsレベルの変動を調べること、②軟骨においてAGEsがCCN2の発現・産生に及ぼす影響を調べることを計画していた。
①の課題に対しては、ATDC5の軟骨分化誘導培養系において、AGEsの受容体RAGEの発現パターンを見出すに止まった。
②の課題に対しては、軟骨細胞においてAGEsがCCN2の発現を調節する可能性を示唆する結果を得た。
ATDC5の軟骨分化誘導培養は、培地の隔日交換が必要で、かつ培養期間が長期にわたる。COVID-19感染症の流行に伴う実験・研究の中断（社会情勢を考慮した研究施設の方針に基づく）、物流の停滞・輸送の遅延、さらには研究実施場所の工事・変更があり、実験日程を立てることが困難で、一部の実験は着手することも困難であった。
以上より、進捗状況はやや遅れていると言える。

Strategy for Future Research Activity

1. 内軟骨性骨化過程におけるAGEsレベルの変動を調べる。
2. 軟骨においてAGEsがCCN2の発現・産生に及ぼす影響を調べる。
3. 軟骨においてCCN2がAGEsレベルに及ぼす影響を調べる。
4. AGEsとCCN2が内軟骨性骨化過程の“軟骨基質の石灰化”に及ぼす影響を調べる。

Causes of Carryover

進捗状況がやや遅れているため：COVID-19感染症の流行に伴う研究の中断（社会情勢を考慮した研究施設の方針に基づく）、物流の停滞・輸送の遅延、研究実施場所の工事・変更により、本年度実施予定であったができなかった実験、開始が遅れて結果を出すに至らなかった実験を次年度実施し、さらに、社会情勢を考慮して参加を自粛していた学会・研究会で研究成果を発表するため、当該費用として支出する予定である。