新しい可溶化法を使った組織成分の定量解析に基づく関節軟骨の包括的評価法の確立

• 研究課題/領域番号: 16K01821
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用健康科学
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 三浦 美樹子 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 助教 (40447925)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 関節軟骨 / グリコサミノグリカン / コラーゲン / 発生 / 成熟 / グルコサミノグリカン / 老化 / 加齢

研究成果の概要

本研究は関節軟骨組織の包括的な評価方法を確立することを目的として関節軟骨組織の大部分を占める細胞外基質について当研究室で開発された完全可溶化法を用いて解析した。雄ラットの関節軟骨組織の細胞外基質の主成分、グリコサミノグリカン（GAG）とコラーゲン（COL）の定量的解析を行った。COL量はCOLに一定の割合で含まれる特異的なアミノ酸であるハイドロキシプロリン（Hyp）を測定した。乾燥重量当たりの量は成熟が進むにつれGAG は緩やかに減少するのに対しHyp は一定の割合で増加していった。組成比GAG/Hypは成長段階ごとに一定の値を示し、未成熟な関節軟骨の成熟度を示す指標となりうることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

関節軟骨の摩耗が主な原因となる変形性膝関節症は日本人の5人に1人が罹患しているといわれ、特に高齢者に多い疾患である。しかし、関節軟骨の組織を形成する成分についての一生を通じての経時的な変化などについては未知の部分も多い。成熟に伴って組織の再性能が失われていくことから、成長過程の関節軟骨の性質を知ることは変形性膝関節症の治療法の開発などに繋がる可能性がある。本研究では、関節軟骨の細胞外基質組成分量とその組成比を成長段階ごとに解析し、関節軟骨組織の構成組成比GAG/Hypが未成熟な関節軟骨の成熟度を示す指標としての有用性を示唆した。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative analysis of the effects of nicotinamide phosphoribosyltransferase induction on the rates of NAD+ synthesis and breakdown in mammalian cells using stable isotope-labeling combined with mass spectrometry. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hara N, Osago H, Hiyoshi M, Kobayashi-Miura M, Tsuchiya M
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 14 号: 3 ページ: e0214000-e0214000
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0214000
  • NAID: 120006882593
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete solubilization of cartilage using the heat-stable protease thermolysin for comprehensive GAG analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Osago H, Kobayashi-Miura M, Hamasaki Y, Hara N, Hiyoshi M, Tsuchiya M
  • 雑誌名: Analytical Biochemistry 巻: 548 ページ: 115-118
  • DOI: 10.1016/j.ab.2018.02.028
  • NAID: 120006882583
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association of plasma free amino acids with hyperuricemia in relation to diabetes mellitus, dyslipidemia, hypertension and metabolic syndrome (2017)
  • 著者名/発表者名: Mahbub MH, Yamaguchi N, Takahashi H, Hase R, Ishimaru Y, Sunagawa H, Amano H, Kobayashi-Miura M, Kanda H, Fujita Y, Yamamoto H, Yamamoto M, Kikuchi S, Ikeda A, Kageyama N, Nakamura M, Tanabe T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-017-17710-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plasma free amino acid profiles evaluate risk of metabolic syndrome, diabetes, dyslipidemia, and hypertension in a large Asian population. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi N, Mahbub MH, Takahashi H, Hase R, Ishimaru Y, Sunagawa H, Amano H, Kobayashi-Miura M, Kanda H, Fujita Y, Yamamoto H, Yamamoto M, Kikuchi S, Ikeda A, Takasu M, Kageyama N, Nakamura M, Tanabe T.
  • 雑誌名: Environ Health Prev Med. 巻: 22 号: 1 ページ: 22-35
  • DOI: 10.1186/s12199-017-0642-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative analyses of rat articular cartilage matrix during the maturation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi-Miura M, Osago H, Hiyoshi M, Hamasaki Y, Hara N, Tsuchiya M
  • 雑誌名: Mechanisms of Development 巻: 145 ページ: S131-S131
  • DOI: 10.1016/j.mod.2017.04.361
• [雑誌論文] Alteration in plasma free amino acid levels and its association with gout (2017)
  • 著者名/発表者名: MH Mahbub, Natsu Yamaguchi, Hidekazu Takahashi, Ryosuke Hase, Hiroki Amano, Mikiko Kobayashi-Miura, Hideyuki Kanda, Yasuyuki Fujita, Hiroshi Yamamoto, Mai Yamamoto, Shinya Kikuchi, Atsuko Ikeda, Naoko Kageyama, Mina Nakamura, Yasutaka Ishimaru, Hiroshi Sunagawa, Tsuyoshi Tanabe
  • 雑誌名: Environmental Health and Preventive Medicine 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma free amino acid profiles evaluate risk of metabolic syndrome, diabetes, dyslipidemia, and hypertension in a large Asian population (2017)
  • 著者名/発表者名: Natsu Yamaguchi, M. H. Mahbub, Hidekazu Takahashi, Ryosuke Hase, Yasutaka Ishimaru, Hiroshi Sunagawa, Hiroki Amano, Mikiko Kobayashi- Miura, Hideyuki Kanda, Yasuyuki Fujita, Hiroshi Yamamoto, Mai Yamamoto, Shinya Kikuchi, Atsuko Ikeda, Mariko Takasu, Naoko Kageyama, Mina Nakamura, Tsuyoshi Tanabe
  • 雑誌名: Environmental Health and Preventive Medicine 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human thioredoxin-1 attenuates the rate of lipopolysaccharide-induced preterm delivery in mice in association with its anti-inflammatory effect. (2016)
  • 著者名/発表者名: Namba F, Kobayashi-Miura M, Goda T, Nakura Y, Nishiumi F, Son A, Kubota A, Yodoi J, Yanagihara I.
  • 雑誌名: Pediatr Res. 巻: 80 号: 3 ページ: 433-439
  • DOI: 10.1038/pr.2016.100
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] ラット硝子軟骨の各関節部位によるコラーゲン（COL）とグリコサミノグリカン（GAG）量の比較と加齢に伴う変化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三浦美樹子, 長子晴美, 日吉峰麗, 原伸正, 土屋美加子
  • 学会等名: 第52回日本結合組織学会学術大会
• [学会発表] The comparison of matrix component between male and female articular cartilage in rat femur of the knee joint (2019)
  • 著者名/発表者名: Mikiko Kobayashi-Miura, Harumi Osago, Ikuko Takano, Yu Okada, Mineyoshi Hiyoshi, Nobumasa Hara, Mikako Tsuchiya
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 哺乳動物初代培養細胞におけるNAD+代謝の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 原伸正, 長子晴美, 日吉峰麗, 三浦美樹子, 土屋美加子
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] ラット組織におけるコラーゲン、エラスチンのクロスリンク組成の比較 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長子晴美, 三浦美樹子, 河野通快, 原伸正, 日吉峰麗, 土屋美加子
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
• [学会発表] 新生仔から成獣におけるラット膝関節の大腿骨および脛骨関節軟骨のマトリックス構成成分の比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三浦 美樹子、長子 晴美、高野 育子, 日吉 峰麗, 原 伸正, 土屋 美加子
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] 関節軟骨におけるグリコサミノグリカン組成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長子 晴美、三浦 美樹子、原 伸正, 日吉 峰麗, 土屋 美加子
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] NAD+代謝におけるSIRT1の関与について (2018)
  • 著者名/発表者名: 原 伸正, 長子 晴美, 日吉 峰麗, 三浦 美樹子, 土屋 美加子
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] Quantitative analyses of rat articular cartilage matrix during the maturation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi-Miura M, Osago H, Hiyoshi M, Hamasaki Y, Hara N, Tsuchiya M
  • 学会等名: the International Society of Developmental Biologists 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Qnatitative analyses of GAG and collagen in rat articular cartilage during the maturaion (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi-Miura M, Osago H, Hiyoshi M, Hara N, Tsuchiya M
  • 学会等名: Consortium of Biological Sciences 2017
• [学会発表] The characterization of matrix contents in the articular cartilage of the knee at the perinatal rats (2016)
  • 著者名/発表者名: Mikiko Kobyaashi-Miura, Harumi Osago, Mineyoshi Hiyoshi, Nobumasa Hara, Mikako Tsuchiya
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台市 仙台国際センター 東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2016-09-25
• [学会発表] 定量的オミクス解析のための結合組織の完全可溶化の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 長子 晴美、三浦 美樹子、濱崎 由文、原 伸正、日吉 峰麗、土屋 美加子
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 発表場所: 仙台市 仙台国際センター 東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2016-09-25