関節リウマチ骨びらんにおけるグリオスタチンと骨代謝因子の分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23K08702
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56020:整形外科学関連
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 永谷 祐子 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90291583)
• 研究分担者: 青山 峰芳 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 教授 (70363918) ; 川口 洋平 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (90766734)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023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); 2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 関節リウマチ / グリオスタチン / 滑膜細胞 / RANKL / 破骨細胞 / 骨びらん / gliostatin / rheumatoid arthritis / thymidine phosphorylase / osteoblast / osteoclast

研究開始時の研究の概要

RAにおける骨びらんでは炎症性肉芽が骨と接触し(パンヌス)、その境界部分で破骨細胞が活性化され骨びらんの進行が進む。正常な骨代謝とは異なり、骨芽細胞非依存性に破骨細胞が分化し成熟する。ウサギ膝関節にグリオスタチンを関節内注射するとリウマチ様関節炎のみならず、パンヌスも形成される。そこで滑膜細胞から産生されるグリオスタチンによって、骨代謝関連子であるスクレロスチン、DKK-1が滑膜細胞から分泌、誘導されることを確認する。これまでの研究からグリオスタチンは転写因子Sp1阻害により有効に遮断されることから本研究では骨びらん形成抑制、さらには修復をグリオスタチンによる病態制御の観点から解明する。

研究実績の概要

関節リウマチ(RA)の治療は、発症早期からの抗リウマチ薬、生物学的製剤、低分子シグナル伝達阻害剤の導入により、寛解をめざすべきものになった。しかしながら未だに既存の薬物を駆使しても低疾患活動性すら維持できない患者や、炎症が鎮静化されたにも関わらず骨びらんの進行がみられる患者が存在する。このような患者は治療困難RA (Difficult-to-treat rheumatoid arthritis; D2T RA) と定義される。申請者らは、関節リウマチの病態形成にグリオスタチンが密接に関与していることを初めて見いだした。グリオスタチンは、関節破壊をもたらすマトリックスメタロプロテイナーゼ群の発現誘導し、in vivoで起炎症作用をもつ。本研究では、骨びらんにおける微細環境にこのグリオスタチン発現が大きく関与することを明らかにしたい。
炎症を起こした関節内においてグリオスタチンは、滑膜細胞と軟骨細胞から産生されている。グリオスタチン 300ng/mlの濃度で滑膜細胞を刺激すると、MMP-1, 3, 9, 13が産生され、さらにオートクリン作用にてグリオスタチンそのものも産生誘導される。グリオスタチン 300ng/mlは、関節リウマチの炎症を起こした関節の関節液中の濃度に匹敵し、リウマチ関節炎の病態形成に関与している。
本年度は　滑膜細胞を用いて、グリオスタチン 300ng/mlの刺激にて骨びらんを引き起こすtriggerを模索した。破骨細胞分化因子として同定されたreceptor activator of nuclear factor-kappa B（RANK）ligand（RANKL）に着目した。正常の骨代謝では骨芽細胞からRANKLが産生されるが、病的骨びらんを発生させる関節リウマチでは滑膜細胞からも産生されるのではないかと仮説を立て実験を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初の計画よりも、実験時間を創出することが困難であったこと、関節リウマチ骨破壊による関節手術の件数が少なかったこともあり、滑膜組織の入手が減少したため

今後の研究の推進方策

グリオスタチン 300ng/mlの刺激にて滑膜細胞からRANKLが誘発されることを明らかにした。骨びらんにおける微細環境に着目して骨代謝関連因子であるスクレロスチン、DKK-1が滑膜細胞から分泌、誘導されることを確認する。申請者らは、人工関節置換術中に採取した骨髄液から培養骨芽細胞、培養破骨細胞を樹立するmethodを有しているため、各細胞間でのシグナル伝達を解析し、骨びらんの形成因子、修復因子の増強を試みる。

研究成果

• [雑誌論文] IL-1β promotes osteoclastogenesis by increasing the expression of IGF2 and chemokines in non-osteoclastic cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Otsuka Yuto、Kondo Takao、Aoki Hiromasa、Goto Yoh、Kawaguchi Yohei、Waguri-Nagaya Yuko、Miyazawa Ken、Goto Shigemi、Aoyama Mineyoshi
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 151 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2022.10.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fixation of intra-articular calcaneal fractures: A comparative study of the postoperative outcome between HA/PPLA screws and locking plates (2023)
  • 著者名/発表者名: Usami Takuya、Takada Naoya、Nishida Kazuki、Sakai Hiroaki、Iwata Hidetoshi、Yonezu Hiroki、Sekiya Isato、Nagaya Yuko、Ueki Yoshino、Murakami Hideki、Kuroyanagi Gen
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 9 号: 3 ページ: e14046-e14046
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14046
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Influence of concomitant methotrexate use on the clinical effectiveness, retention, and safety of abatacept in biologic-naive patients with rheumatoid arthritis: Post-hoc subgroup analysis of the ORIGAMI study. (2023)
  • 著者名/発表者名: Azuma T, Misaki K, Kusaoi M, Suzuki Y, Higa S, Kumon Y, Yoshitama T, Naniwa T, Yamada S, Okano T, Takeuchi K, Ikeda K, Higami K, Inoo M, Sawada T, Kang C, Hayashi M, Nagaya Y, Hagiwara T, Shono E, Himeno S, Tanaka E, Inoue E, Yoshizawa Y, Kadode M, Yamanaka H, Harigai M.
  • 雑誌名: Mod Rheumatol. 巻: 33 号: 2 ページ: 271-278
  • DOI: 10.1093/mr/roac032
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nerve Recovery and Morphological Change on MRI at 24 Months after Open Carpal Tunnel Release. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hattori Y, Kawaguchi Y, Usami T, Waguri-Nagaya Y, Murakami H, Okamoto H
  • 雑誌名: J Hand Surg Asian Pac 巻: 28 号: 02 ページ: 197-204
  • DOI: 10.1142/s2424835523500212
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A biomechanical analysis of the effect of hydroxyapatite augmentation for trochanteric femoral fractures (2023)
  • 著者名/発表者名: Usami Takuya、Takada Naoya、Iwata Hidetoshi、Sakai Hiroaki、Hattori Yusuke、Sekiya Isato、Ueki Yoshino、Nagaya Yuko、Murakami Hideki、Kuroyanagi Gen
  • 雑誌名: Experimental and Therapeutic Medicine 巻: 25 号: 6 ページ: 256-256
  • DOI: 10.3892/etm.2023.11955
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transforming Growth Factor-β Induces Interleukin-6 Secretion from Human Ligamentum Flavum-Derived Cells through Partial Activation of p38 and p44/42 Mitogen-Activated Protein Kinases (2023)
  • 著者名/発表者名: Goto Y, Kato K, Yagi K, Kawaguchi Y, Yonezu H, Koshimae T, Waguri-Nagaya Y, Murakami H, Suzuki N.
  • 雑誌名: Asian Spine J 巻: 17 号: 6 ページ: 997-1003
  • DOI: 10.31616/asj.2023.0025
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The JAK inhibitor (baricitinib) inhibits IFNγ-induced gliostatin expression in human fibroblast-like synoviocytes (2023)
  • 著者名/発表者名: Joyo Y, Kawaguchi Y, Yonezu H, Yasuma S, Shiraga H, Nozaki M, Aoyama M, Murakami H, Waguri-Nagaya Y
  • 学会等名: 43th SICOT Orthopaedic World Congress 2023
  • 国際学会