遺伝子導入による新しい骨化抑制療法の開発に向けた脊柱靱帯細胞の生物学的解析

• 研究課題/領域番号: 22791366
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 彌山 峰史 福井大学, 医学部・附属病院, 講師 (60362042)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 脊椎脊髄病学 / 脊柱靭帯骨化 / 後縦靭帯 / 黄色靭帯 / 培養細胞 / 機械的ストレス / 転写因子 / 成長因子

研究概要

脊柱靭帯骨化症は内軟骨性骨化過程により骨形成・進展をきたし、骨化前線部での細胞分化の調節・制御が本症の病態に深く関与すると考えられる。Wnt/β-cateninは内軟骨性骨化に重要なsignalingであり、脊柱靭帯骨化症におけるWnt/β-catenin signalingの役割について靭帯組織由来の培養細胞、および採取靭帯の脱灰薄切標本を用いて検討した。頚椎後縦靭帯骨化症、胸椎黄色靭帯骨化症の手術時に採取した骨化靭帯より得た培養細胞では、β-catenin、Runx2、VEGFのmRNAの発現は非骨化靭帯由来細胞と比較して高値であり、さらにcyclic tensile strainを24時間加えることで、これら因子のmRNA発現は有意に上昇した。またWntおよびWntreceptorの発現はcyclic tensile strainを加えることによって亢進していた。骨化前線部における免疫組織化学的局在を観察すると、β-cateninは石灰化前線近傍の増殖期軟骨細胞、Runx2、VEGFは石灰化軟骨層の肥大軟骨細胞、WntおよびWnt receptorsは未分化間葉系細胞に強陽性であった。これらの結果から、骨化靭帯細胞では骨芽細胞や軟骨細胞の分化・誘導に関与する因子の発現が高値であり、cyclic tensile strainを加えることでこれらの発現がさらに亢進することは、骨形成の促進に関与する1つの因子であると考えられた。また骨化前線の近傍には血管形成とともに未分化な間葉系細胞がみられ、Wnt/β-catenin signalingを介して骨芽細胞へと分化誘導されることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Apoptosis of neurons and oligodendrocytes in the spinal cord of spinal hyperostotic mouse(twy/twy): possible pathomechanism of human cervical compressive myelopathy (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Nakajima H, Watanabe S, Yayama T, Guerrero AR, Inukai T, Hirai T, Sugita D, Johnson WE, Baba H.
  • 雑誌名: Eur Spine J 巻: 21 ページ: 490-497
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21935678
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ossification process involving the human thoracic ligamentum flavum : role of transcription factors (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yayama T, Cai HX, Nakajima H, Sugita D, Guerrero AR, Kobayashi S, Yoshida A, Chen KB, Baba H.
  • 雑誌名: Arthritis Res Ther 巻: 13
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21914169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation and progression of ossification of the posterior longitudinal ligament of the cervical spine in the hereditary spinal hyperostotic mouse(twy/twy) (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yayama T, Sugita D, Nakajima H, Rodriguez Guerrero A, Watanabe S, Roberts S, Johnson WE, Baba H.
  • 雑誌名: Eur Spine J 巻: 21 ページ: 149-155
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21850419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic Tensile Strain Facilitates the Ossification of Ligamentum Flavum Through β-Catenin Signaling Pathway. In Vitro Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Cai HX, Yayama T, Uchida K, Nakajima H, Sugita D, Guerrero AR, Yoshida A, Baba H
  • 雑誌名: Spine 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Apoptosis of neurons and oligodendrocytes in the spinal cord of spinal hyperostotic mouse (twy/twy) : possible pathomechanism of human cervical compressive myelopathy (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Nakajima H, Watanabe S, Yayama T, Guerrero AR, Inukai T, Hirai T, Sugita D, Johnson WE, Baba H
  • 雑誌名: Eur Spine J 巻: 21 ページ: 490-497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ossification process involving the human thoracic ligamentum flavum : role of transcription factors (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yayama T, Cai HX, Nakajima H, Sugita D, Guerrero AR, Kobayashi S, Yoshida A, Chen KB, Baba H
  • 雑誌名: Arthritis Res Ther 巻: 13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initiation and progression of ossification of the posterior longitudinal ligament of the cervical spine in the hereditary spinal hyperostotic mouse (twy/twy) (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yayama T, Sugita D, Nakajima H, Rodriguez Guerrero, Watanabe S, Roberts S, Johnson WE, Baba H
  • 雑誌名: Eur Spine J 巻: 21 ページ: 149-155
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-mobility group box-1 and its receptors contribute to proinflammatory response in the acute phase of spinal cord injury in rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen KB, Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Hirai T, Rodriguez Guerrero A, Kobayashi S, Ma WY, Liu SY, Zhu P, Baba H.
  • 雑誌名: Spine(Phila Pa 1976) 巻: 36 ページ: 2122-2129
  • NAID: 10030901954
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21343866
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tumor necrosis factor-αantagonist reduces apoptosis of neurons and oligodendroglia in rat spinal cord injury (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen KB, Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Hirai T, Watanabe S, Guerrero AR, Kobayashi S, Ma WY, Liu SY, Baba H.
  • 雑誌名: Spine(Phila Pa 1976) 巻: 36 ページ: 1350-1358
  • NAID: 10030716262
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21224756
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-mobility group box-1 and its receptors contribute to proinflammatory response in the acute phase of spinal cord injury in rats (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen KB, Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Hirai T, Rodriguez Guerrero A, Kobayashi S, Ma WY, Liu SY, Zhu P, Baba H
  • 雑誌名: Spine 巻: 36 ページ: 2122-2129
  • NAID: 10030901954
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tumor necrosis factor-α antagonist reduces apoptosis of neurons and oligodendroglia in rat spinal cord injury (2011)
  • 著者名/発表者名: Chen KB, Uchida K, Nakajima H, Yayama T, Hirai T, Watanabe S, Guerrero AR, Kobayashi S, Ma WY, Liu SY, Baba H
  • 雑誌名: Spine 巻: 36 ページ: 1350-1358
  • NAID: 10030716262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microarray analysis of expression of cell death-associated genes in rat spinal cord cells exposed to cyclic tensile stresses in vitro (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Nakajima H, Hirai T, Yayama T, Chen KB, Kobayashi S, Roberts S, Johnson WE, Baba H.
  • 雑誌名: BMC Neurosci 巻: 11 ページ: 84-84
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20663127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted retrograde gene delivery of brain-derived neurotrophic factor suppresses apoptosis of neurons and oligodendroglia after spinal cord injury in rats (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakajima H, Uchida K, Yayama T, Kobayashi S, Guerrero AR, Furukawa S, Baba H.
  • 雑誌名: Spine(Phila Pa 1976) 巻: 35 ページ: 497-504
  • NAID: 10028062172
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20190624
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic Tensile Strain Facilitates the Ossification of Ligamentum Flavum Throughβ-Catenin Signaling Pathway : In Vitro Analysis
  • 著者名/発表者名: Cai HX, Yayama T, Uchida K, Nakajima H, Sugita D, Guerrero AR, Yoshida A, Baba H.
  • 雑誌名: Spine(Phila Pa 1976) 巻: (in press)
  • URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22158061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic tensile stress upregulates the expression of Wnt/β-catenin signaling in cultured cells from human ossification of the ligamentum flavum
  • 著者名/発表者名: Cai HX, Yayama T, CA Uchida K, Nakajima H, Sugita D, Alexander R Guererro, Chen KB, Baba H
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Research 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable Expression of Transcriptional Factors Regulates the Process of Ossification involving the Human Thoracic Ligamentum Flavum : In Vitro Study
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Yayama T, CA Cai HX, Nakajima H, Sugita D, Alexander R Guerrero, Kobayashi S, Chen KB, Baba H
  • 雑誌名: Arthritis Research and Therapy 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Cyclic tensile stress upregulates the expression ofβ-catenin signaling in cultured cells harvested from human ossified ligamentum flavum (2012)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史,内田研造,中嶋秀明,杉田大輔,馬場久敏
  • 学会等名: Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Cyclic tensile stress upregulates the expression of β-catenin signaling in cultured cells harvested from human ossified ligamentum flavum (2012)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史, 内田研造, 中嶋秀明, 杉田大輔, 馬場久敏
  • 学会等名: Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Cyclic tensile stressが胸椎黄色靱帯の骨化形成に与える影響-内軟骨性骨化過程におけるWntβ-catenin signalingの関与- (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史,内田研造,中嶋秀明,杉田大輔,馬場久敏
  • 学会等名: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 前橋
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] Cyclic tensile stressが胸椎黄色靭帯の骨化形成に与える影響-内軟骨性骨化過程におけるWnt β-catenin signalingの関与- (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史, 内田研造, 中嶋秀明, 杉田大輔, 馬場久敏
  • 学会等名: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 群馬
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] 脊柱靭帯骨化における骨化前線部の軟骨細胞分化の特徴 (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史,内田研造,杉田大輔,中嶋秀明,小久保安朗,渡邉修司,吉田藍,竹浦直人,馬場久敏
  • 学会等名: 第30回日本運動器移植・再生医学研究会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-09-25
• [学会発表] 培養骨化靱帯細胞における転写因子の発現とtensile stressの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史,内田研造,中嶋秀明,小久保安朗,杉田大輔, Cai HX,吉田藍,馬場久敏
  • 学会等名: 第40回日本脊椎脊髄病学会
  • 年月日: 2011-04-22
• [学会発表] 培養骨化靭帯細胞における転写因子の発現とtensile stressの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史, 内田研造, 中嶋秀明, 小久保安朗, 杉田大輔, Cai HX, 吉田藍, 馬場久敏
  • 学会等名: 第40回日本脊椎脊髄病学会
  • 発表場所: 東京(on line)
  • 年月日: 2011-04-22
• [学会発表] 脊柱靱帯骨化症に由来する培養靱帯細胞の軟骨細胞分化能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史、内田研造、杉田大輔、中嶋秀明、馬場久敏
  • 学会等名: 第24回日本軟骨代謝学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-03-05
• [学会発表] Cell death-associated genes expression patterns using microarray analysis in rat cultured spinal cord cells exposed to cyclic tensile stresses in vitro (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, H. Nakajima, T. Hirai, T. Yayama, D. Sugita, S. Kobayashi, H. Baba
  • 学会等名: 7^<th> Combined Meeting of ORS
  • 発表場所: KYOTO
  • 年月日: 2010-10-17
• [学会発表] Topographic expression of transcriptional factors in the human ossification of ligamentum flavum in thoracic spine (2010)
  • 著者名/発表者名: Yayama T, Uchida K, Cai HX, Kobayashi S, Nakajima H, Sato R, Sugita D, Alexander Guerrero, Chen KB, Baba H.
  • 学会等名: 7^<th> Combined Meeting of ORS
  • 発表場所: KYOTO
  • 年月日: 2010-10-17
• [学会発表] Topographic expression of transcriptional factors in the human ossification of ligamentum flavum in thoracic spine (2010)
  • 著者名/発表者名: Yayama T, Uchida K, Cai HX, Kobayashi S, Nakajima H, Sato R, Sugita D, Alexander Guerrero, Chen KB, Baba H
  • 学会等名: 7^<th> Combined Meeting of ORS
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2010-10-17
• [学会発表] 胸椎黄色靱帯骨化の骨化過程における転写因子の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史、内田研造、Cai HX、小林茂、佐藤竜一郎、小久保安朗、中嶋秀明、杉田大輔、馬場久敏
  • 学会等名: 第25回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-10-15
• [学会発表] 培養骨化靱帯細胞における機械的ストレスと骨形成誘導因子 (2010)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史、内田研造、Cai HX、中嶋秀明、小久保安朗、小林茂、杉田大輔、馬場久敏
  • 学会等名: 第29回日本運動器移植・再生医学研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-09-25