2014 Fiscal Year Research-status Report
軟骨変性におけるミトコンドリア内酸化ストレスの病理学的役割の検証
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26462319
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
野尻 英俊 順天堂大学, 医学部, 准教授 (10317456)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 軟骨 / 変性 / 酸化ストレス / スーパーオキシド / Sod2 / 変形性関節症 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軟骨特異的プロモーターCreマウス（Col2a1-Cre）とSod2 floxマウスの交配から軟骨特異的SOD2欠損マウス（Col2a1-Cre, Sod2 flox/floxマウス）を作製した。マウスの膝軟骨からDNA、RNA及び蛋白を抽出しPCRにてSod2遺伝子欠損バンドを確認、RT-PCRによるmRNA発現レベルとウエスタンブロット法によるSOD2蛋白発現レベルの測定を行ったところ軟骨において特異的にSOD2の完全な欠損が確認できた。そこで膝関節より軟骨細胞を採取しスーパーオキシド検出用蛍光試薬DHEにて蛍光発色させFACSで蛍光強度を定量したところROS (reactive oxygen species; 活性酸素種)の過剰な発生を認めた。これらの結果から軟骨特異的にSOD2の欠損とそれに伴うスーパーオキシド過剰発生を誘導することに成功した。
次にこのマウス膝軟骨から抽出したmRNAを用いて定量的RT-PCRを行ったところ、軟骨同化マーカーの発現低下、軟骨異化マーカーの発現上昇が明らかとなった。これは軟骨細胞培養におけるプロテオグリカン産生の低下をきたしていた。さらに変形性関節症の誘導実験として膝関節内側半月板の前方付着部を解離して膝関節の動揺性を引き起こし、関節軟骨への機械的刺激の負荷をを行ったところ（Destabilization of the medial meniscus (DMM)モデル）、DMM後8週の軟骨特異的SOD2欠損マウス膝で組織学的に軟骨変性が促進していた。さらに12か月齢の加齢マウスの膝において自然発症の変形性関節症変化が確認できた。これらの結果からSOD2の低下が変形性関節症の発症の原因である可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究の初年度目標は1年以内に軟骨特異的なSOD2欠損マウスの作製とその形態変化の解析、そして関節を採取してミトコンドリア酸化ストレス暴露下における軟骨の変性の有無を確認することであった。軟骨特異的プロモーターCreマウス（Col2a1-Cre）とSod2 floxマウスの交配から軟骨特異的SOD2欠損マウス（Col2a1-Cre, Sod2 flox/floxマウス）を作製することに成功し、順調に解析に入ることができた。解析結果は予想以上の明確な形態変化が出てきたため、また他の組織でのSOD2の解析の経験があったために実験が計画以上に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は本モデルマウスでシグナル伝達の分子機構を解明すると同時に、日本人の変形性関節症患者手術症例から軟骨を採取し、SOD遺伝子発現、酸化ストレス関連マーカー、軟骨代謝マーカーを調査してミトコンドリア内の酸化ストレスと軟骨変性の関係を人において明らかにする。さらに軟骨変性の程度を指標にして抗酸化物質、SOD2活性化薬剤、抗炎症剤等の投与を行い、酸化ストレスの制御による軟骨変性の抑制効果を確認する。最終的にはミトコンドリア内の酸化ストレスが軟骨変性に及ぼす病理的役割と軟骨変性過程へのSOD2の防御的役割を証明し、治療戦略上の鍵となる分子やシグナルを明らかにする。
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